NOŢIUNI GENERALE INTRODUCTIVE

 PARTEA I

NOŢIUNI  GENERALE  INTRODUCTIVE

     Pentru a putea înţelege organismul uman şi toate procesele biochimice ce se produc în cadrul său este necesară o mică dar folositoare prezentare a unor termeni şi a unor fenomene.

CAPITOLUL I

NOŢIUNI   BIOCHIMICE

Materia → termen general pentru toate elementele care ne înconjoară şi din care suntem alcătuiţi şi noi. Materia este compusă din particule divizibile ca atomi, care se grupează, formând molecule. Atomii la rândul lor sunt alcătuiţi din particule elementare: protoni, neutroni şi electroni, care sunt frecvent numite materie.

Substanţa → o formă de existenţă a materiei cu o compoziţie şi structură definită.

O anumită cantitate dintr-o substanţă sub o formă şi un volum oarecare, reprezintă un corp realizat din substanţa respectivă (de exemplu: dacă considerăm ca substanţă - fierul, un cui reprezintă un corp realizat din fier).

     Substanţele se clasifică în substanţe pure şi amestecuri.

     Substanţa pură are o compoziţie determinată, indiferent de modul de obţinere şi are proprietăţi fizice constante (densitate, temperatura de topire, de fierbere, lichefiere etc.), iar prin procedee fizice obişnuite, nu poate fi descompusă în alte substanţe, cum este hidrogenul, oxigenul, etc.

În natură, în cele mai multe cazuri, substanţele nu sunt pure, ci impure, adică conţin şi alte substanţe denumite “impurităţi “.

Purificarea substanţelor impure poate fi realizată prin diferite procedee in funcţie de starea de agregare: filtrare, decantare, distilare, evaporare, cristalizare.

   Substanţele pure pot fi:

- substanţe simple, care prin metode chimice nu pot fi descompuse în alte componente - cu caracter de metal (cupru, sodiu, calciu, fier), cu caracter de nemetal (oxigen, azot, clor, sulf, carbon) sau cu caracter de metal şi nemetal (stibiu, arsen);

- substanţe compuse (denumite şi combinaţii) care rezultă din combinarea a două sau mai multe substanţe simple şi pot fi descompuse în substanţele din care s-au obţinut (sulfat de sodiu, sulfură de fie, carbonat de calciu).

Amestecuri chimice → combinarea a două sau mai multe substanţe în aceeaşi stare de agregare sau în stări de agregare diferite.

Proprietăţile amestecului:

- este format din două sau mai multe componente;

- substanţele componente pot fi luate în diverse proporţii;

- fiecare componentă îşi păstrează proprietăţile fizice şi chimice;

- au temperaturi de fierbere şi de topire bine determinate;

- densitatea variază în funcţie de compoziţie.

Clasificarea amestecurilor:

- omogene → prezintă aceeaşi compoziţie şi aceleaşi proprietăţi în toată masa (saramura, spirtul medicinal, băuturile alcoolice, sucurile);

- eterogene (neomogene) → nu prezintă aceeaşi compoziţie şi aceleaşi proprietăţi în toată masa (apa + ulei, apa + nisip, solul).

     În amestecuri, fiecare substanţă componentă îşi păstrează proprietăţile specifice (amestecul de pilitură de fier şi sulf). În anumite condiţii, de exemplu, sub acţiunea căldurii, dintr-un amestec de două sau mai multe substanţe se formează una sau mai multe substanţe cu proprietăţi diferite de cele ale componentelor;  înseamnă că a avut loc o transformare chimică ( reacţie chimică ), iar rezultatul este o combinaţie chimică (de exemplu: prin încălzirea amestecului de pilitură de fier şi sulf se obţine sulfură de fier).

     O altă clasificare împarte substanţa în:

-  substanţa organică →  conțin în moleculă lor cel puțin un atom de carbon, fără nici o excepție. Reciprocă nu este valabilă. Nu toate substanțele care conțin atomi de carbon în moleculă sunt organice.

- substanţa anorganică → elementele din regnul mineral, materie inertă (electroliţii sau sărurile minerale).

     Toate substanţele sunt formate din atomi capabili să formeze molecule. Aşadar, avem structura substanţei.

Atomul

     Cea mai mică particulă ce caracterizează un element chimic, respectiv cea mai mică particulă dintr-o substanţă care prin procedee chimice obişnuite nu poate fi fragmentată în alte particule mai simple.

     Acesta constă într-un nor de electroni care înconjoară un nucleu atomic dens. Nucleul conține sarcini electrice încărcate pozitiv (protoni) şi sarcini electrice neutre  (neutroni), fiind înconjurat de norul electroni încărcat negativ (electroni).

     Molecula

     Grupare de atomi identici sau diferiţi, uniţi intre ei prin legături chimice şi reprezentând, cea mai mică parte dintr-o substanță care păstrează compoziţia procentuală şi toate proprietăţile chimice ale acelei substanţe.

     În corpul uman se găsesc două categorii de substanţe: anorganice şi organice. Acestea două tipuri de substanţe care intră în alcătuirea corpului uman se combină între ele, formând biomolecule.

   În organismele animale şi vegetale predomină patru elemente chimice, denumite elemente cuaternare: oxigen, carbon, hidrogen şi azot, care reprezintă 96,2 % din masa organismelor vii.

     Substanţele organice diferă de cele anorganice prin mai multe caracteristici generale:

- substanţele organice ard, cele anorganice  nu ard;

- punctele de topire ale substanţelor organice sunt mai mici, sub 3000^oC; cele anorganice pot fi încălzite până la roşu;

- substanţele organice sunt “moi”, cele minerale au rezistenţă mecanică mare.

SUBCAPITOLUL I

SUBSTANŢELE  ANORGANICE

Biomolecule anorganice  → din această categorie fac parte apa şi mineralele, prezente în corpul uman sub formă de săruri minerale sau electroliţi.

     I.1. Apa

Este o substanţă chimică anorganică rezultată în urma interacţiunii a două molecule de hidrogen şi a unei molecule de oxigen ( H₂O ).

Dintre toate substanţele care intră în constituţia organismului uman, apa stă pe primul loc în ceea ce priveşte cantitatea. În medie, omul are 63 - 70 % apă în organismul său.

Apa constituie nu numai mediul în care decurg diversele reacţii biochimice, ci participă direct la aceste reacţii (reacţii de hidroliză, hidratare şi deshidratare, oxidare şi unele reacţii de sinteză).

 Fără apă nu se poate realiza formarea, difuzia, transformarea, transportul, activarea, dezactivarea, combinarea şi recombinarea atomilor, sarcinilor (ionilor) si a moleculelor, care alcătuiesc substanţe mai mult sau mai puţin complexe.

Cele mai importante reacţii biochimice (reacţiile de oxidoreducere, de hidratare, hidroliză, etc.) dar şi fizice (dizolvarea, procesele de membrană, presiunea, etc.) nu se pot desfăşura  fără apă.

Se cunoaşte faptul că pierderile masive de apă (deshidratările) conduc la întreruperea fluxurilor energetice şi metabolice, ceea ce înseamnă că omul îşi atenuează până la dispariţie capacităţile bioelectrice şi catalitice specifice materiei vii.

    Aşadar, avem rolul apei în organism:

Numeroase procese vitale se desfăşoară graţie apei, această substanţă fiind de neînlocuit:

-  realizarea corespunzătoare a absorbtiei şi a digestiei;
-  dizolvarea şi transportul unor substanţe (minerale, saruri, ioni compuşi organici, etc.);
- biodegradarea şi evacuarea unor substanţe toxice sau nespecifice;
-  realizarea echilibrului acido-bazic şi a osmozei;
-  reglarea temperaturii corpului;
-  respirația şi nutriția celulară;
-  realizarea unui mediu de reacţie pentru numeroase proces biochimice (hidroliză, hidratare, oxido-reducere, etc.);
- asigurarea continuă a schimburilor de substanţe dintre mediul extern şi cel intern.

În organism apa este repartizată în 2 mari compartimente, separate de membrane biologice:

      A. Compartimentul intracelular care reprezintă 2 / 3 din apa totală din organism şi constituie mediul înconjurător al celulei, cel aflat intre celule.

Este dificil de precizat cornpozitia cornpartirnentului intracelular deoarece aceasta variază de la un organ la altul, variaţie legată de funcţiile organelor.

     B. Compartimentul extracelular deţine 1 / 3 din apa totală din organism şi este subdivizat în alte 3 compartimente:

•   plasma - conţine > 3,5 l (5% din greutatea corporală a adultului);

•  lichid interstiţial - scaldă celulele ( âinclusiv pelicula lichidiană pericardică, pleurală şi sinovială). Reprezintă 15% din greutatea corporală a adultului;

•  lichid transcelular (cavitar) - reprezentat de LCR şi lichidele de la nivelul globilor oculari, aparatului respirator, digestiv, urinar.

La nivelul compartimentului extracelular au loc schimburile dintre celule şi mediul lor înconjurător.

Apa transcelulară reprezintă un volum mic din greutatea corporală, dar care poate deveni important în anumite stări patologice, când formează un sector particular:

•   lichidul pericardic (în jurul inimii, în pericard);

•   lichidul pleural (între pleură şi plămân);

•   lichidul peritoneal adică ascita.

Aceste lichide se află în anumite cavităţi ale organismului.

     Bilanţul apei, la nivelul organismului omului, este spectaculos. Apa pătrunde în organism din lichidele ingerate, din alimente și din oxidarea alimentelor. Din tubul digestiv, apa se distribuie întregului organism. În corp au loc numeroase procese de absorbţie şi resorbţie, astfel încât apa "se mişcă", realizând un trafic intens, continuu.

     Setea este semnalul lipsei de apă în organism. Celulele diferitelor ţesuturi ajung să nu aibă destulă apă. Celelalte celule anunţă creierul despre lipsa apei. La nivelul cerebral informaţia este prelucrată şi se formează senzaţia de sete care ne obligă să bem apă.

     Metabolismul apei este influenţat de multe glande cu secreţie internă ( tiroida, glandele suprarenale, glandele genitale, pancreasul, ficatul ). Organul cel mai important care reglează metabolismul apei este hipofiza – o glandă situată sub creier. Ca organ coordonator, scoarţa creierului intervine în toate procesele de reglare a metabolismului apei.

 

     I.2. Mineralele

     Sunt substanţe anorganice importante pentru activitatea celulară, enzimatică şi pentru unii hormoni, pentru buna funcţionare a muşchilor, oaselor şi nervilor şi echilibrul acidobazic. Mineralele sunt disponibile în unele surse alimentare, însă concentraţiile sunt mai mari în ţesuturile de origine animală.

Mineralele reprezintă aproximativ 4 % - 6 %  din greutatea totală a corpului. Pot fi prezente ca ioni (electroliţi) sau combinate cu compuşi organici (organogene).

Mineralele sunt substanţe esenţiale fără de care viaţa n-ar exista. Ca să funcţioneze optim, organismul nostru are nevoie în fiecare zi de o cantitate echilibrată de minerale. 

E important de ştiut că organismul uman nu produce minerale. 

De aceea, alimentaţia zilnică e sursa care furnizează aceste substanţe.

Unele sunt prezente în concentraţii mari în schelet şi dinţi, însă mineralele se găsesc în tot corpul, în interiorul celulelor şi mediul care le înconjoară, dizolvate în fluidele corpului.

   

    Clasificare

În funcţie de conţinutul în organism, elementele minerale se pot clasifica în două categorii:

→ macroelemente: oxigenul - 65 %, carbonul - 18,5 %, hidrogenul - 9,5 %, azot - 3,3 %, calciu - 1,5 %, fosfor - 1 %, potasiu - 0,35 %, sulf - 0,25 %, sodiu - 0,15 %, magneziu - 0,005 %, clor - urme. A nu se confunda cu greutatea! Dintre acestea, organogene (care intră în compoziția substanțelor organice sunt: carbonul, hidrogenul, oxigenul, azotul și sulful.

Acestea sunt esenţiale pentru funcţionarea corpului uman. Aceste minerale se regăsesc în aproximativ toate celulele organismului, şi sunt implicate în menţinerea homeostazei generale şi funcţionarea normală a organismului. Dezechilibrele acute ale acestor minerale pot avea potenţial letal.

→ microelemente (oligoelemente), cuprind elemente chimice considerate esențiale pentru organismul uman dar care se găsesc în cantități foarte mici: Co (cobalt), Cr (crom), Cu (cupru), Fe (fier), I (iod), Mn (Mangan), Mo  (molibden), Se (seleniu), Zn (zinc), F (fluor). Reprezintă aproximativ 0,1% din masa corpului.

     Trebuie mentionat ca 21 din minerale (macro si micro) sunt considerate a fi esentiale in functionarea corpului uman, motiv pentru care au fost denumite bioelemente. 

Acestea sunt: 

- C, H, O, N, S (macroelemente organogene);

- Ca (calciu), P (fosfor), Mg (magneziu), Na  sodiu), K (potasiu), Cl (clor) - macroelemente esențiale;

- Co, Cr, Cu, Fe, I, Mn, Mo, Se, Zn, F, (oligoelemente esențiale). 

    Atunci când realizează combinaţii, elementele minerale trec în săruri, în urma diferitelor tipuri de reacţii, dintre care, aceea de neutralizare, este cea mai importantă pentru organismul omului.

     Ca toţi ceilalţi compusi activi din punct de vedere biologic şi mineralele din organism se află într-o continuă mişcare. În dinamica lor, ele stabilesc diferite relaţii, cu repercusiuni asupra corpului nostru. Perpetua mişcare a elementelor minerale influenţează cu precădere, echilibrul acido-bazic şi echilibrul hidro-electric. Sub control nervos şi endocrin, organismul încearcă să coordoneze întreaga dinamică a mineralelor, în scopul realizării unui echilibru. Prima condiţie necesară realizării echilibrului dinamic dintre minerale, constă în existenţa în corp a tuturor acestor elemente fundamentale. Acest lucru se poate realiza  doar printr-o alimentatie şi diversificata.

    Exemple:

Stimulare reciprocă: aflate la nivele optime, calciul şi magneziul se stimulează reciproc.

Concurenţă: sodiul şi potasiul se concurează reciproc, prezenţa unuia în cantitate prea mare având efecte inhibante asupra celuilalt.

Antagonistă: calciul şi fosforul se frânează reciproc. Această relaţie este pozitivă dacă  raportul dintre cele două elemente nu este dezechilibrat, deoarece  se realizează combinaţii în care fiecare element este puţin reactiv şi relativ inert, aşa cum se întâmplă la nivelul oaselor.

     

    Ionul

   Un ion este un atom, o moleculă sau în general un grup de atomi care au o sarcină electrica nenulă. Un atom neutru din punct de vedere electric are un număr de electroni egal cu numărul de protoni din nucleu și se poate ioniza prin schimbarea acestui echilibru. Ionizarea este procesul prin care atomii câștigă sau pierd electroni. Prin urmare:

• dacă pierde unul sau mai mulți electroni devine un ion pozitiv, numit și cation pentru că este atras de catod (electrodul negativ);
• dacă primeste unul sau mai mulți electroni devine un ion negativ, numit si anioni pentru că este atras de anod (electrodul pozitiv).

    Ionii, ca și enzimele, sunt catalizatori din organismul uman, care produc acțiunea și reacția sau procesele de construcție și de distrugere.

     

    Sărurile

  Definiţie: compus chimic cu structură cristalină, alcătuit din ioni metalici sau ioni de amoniu cu sarcină pozitivă (cationi) şi din ioni radical acid cu sarcină negativă (anioni).

Sărurile, în stare de agregare solidă, se prezintă ca reţele ionice şi în soluţie apoasă formează ioni care se mişcă liber.

    Obţinere:

1. Reacţia acizilor cu bazele (neutralizarea);

2. Precipitarea sarurilor greu solubile, din soluţii apoase;

3. Reacţia metalelor comune cu acizi;

4. Reacţia metalelor cu nemetale.

     

    Electroliţii

  Substanţă minerală care se disociază în ioni prin dizolvare în apă sau topire, permiţând trecerea curentului electric prin soluţie. Se mai numesc şi săruri minerale. În medicină, nivelul electroliţilor serici, înseamnă concentraţia ionilor separati (sodiu, potasiu, clor, bicarbonat etc.) în fluxul sangvin.

Sărurile sunt electroliți tari, în soluții apoase fiind, în general, disociate în ioni.

Electroliţii sunt săruri ionizate ce conţin sodiu, potasiu şi cloruri şi se găsesc în sânge. Pierderea electrolitului se produce în cazul vărsăturilor, funcţionării defectuoase a rinichilor sau transpiraţiei excesive pe timp de vară. 

Electroliţii sunt substanţe anorganice.

    Sărurile minerale (electroliţii) au un rol important în menţinerea integrităţii morfofuncţionale a organismului, fiind substanţe ce nu se pot sintetiza sau degrada în organism.

   Dezechilibrul electrolitic se caracterizează prin valoarea anormală a sodiului, potasiului şi a altor electroliţi din fluxul sanguin. Astfel, sărurile din organism pot avea valori mai mici sau mai mari decât constanta normală.

     În fluxul sanguin există o serie de substanţe chimice care reglează cele mai importante funcţii ale organismului; aceste substanţe se numesc electroliţi. Când se dizolvă în apă, electroliţii se separă în ioni pozitivi şi negativi. Reacţiile nervoase ale organismului şi funcţiile musculare sunt dependente de schimbului corespunzător dintre ionii electroliţilor în exteriorul şi interiorul celulelor. Astfel, sodiul (Na+) este concentrat in lichidul extracelular (ECF) iar potasiul (K+) se găsește in lichidul intracelular (ICF). Echilibrul adecvat al acestor săruri este esențial pentru coordonarea musculară a funcției cardiace, absorbtia și excretia lichidelor, funcția nervoasă și de concentrare.

    Cauze ale dezechilibrului electrolitic sunt:

Deshidratarea - cauzată de vărsăturile prelungite, diaree, transpiraţie excesivă sau febra;
Dieta inadecvată şi lipsa de vitamine din alimentele consumate;
Sindromul de malabsorbţie - pierderea capacității intestinului de a absorbi nutrienții din mâncarea consumată (proteine, glucide, lipide, minerale, etc.);

Exemple de dezechilibru electrolitic: ale calciului (hipo și hipercalcemia), sodiul (hiponatremia și hipernatremia), potasiul (hipo și hiperpotasemia), etc.

Toate formele de viaţă mai mari nu pot exista fără electroliţi.

Electroliţii din sânge se pot grupa:

- cationi → sodiul (Na), potasiu (K), Calciul (Ca), Magneziul (Mg);

- anioni → Cl, Fosfor (P sau  HPO₄), Sulf (S) Iod (I).

- microelemente → pentru a putea înţelege noţiunea de microelemente este necesar a se vorbi despre mineralele din corpul uman.

Pentru a putea înțelege mai bine toate aceste noțiuni și combinatiile dintre ele, cu specific chimic dar cu aplicabilitate biologică, menționăm următoarele:

    Un element mineral propriu-zis, aşa cum se găseşte în tabelul periodic (cu numărul de protoni egal cu cel al electronilor), este de cele mai multe ori, inactiv şi inert pentru om, fiind din punct de vedere electric, neutru.  În momentul în care un element neutru trece în forma lui ionică, pierzând sau câştigând electroni, mineralul devine activ din punct de vedere biologic.

    Acelaşi lucru se întâmplă şi în cazul elementelor reactive, care interacţionează cu alte elemente,  prin punerea în comun de electroni (reacţia bază-acid). Astfel, un mineral activ, fie se comportă ca un purtător de sarcini (ion), fie realizează diferite combinaţii, conform caracterului său bazic sau  acid.

    Atunci când realizează combinaţii, elementele minerale trec în săruri, în urma diferitelor tipuri de reacţii, dintre care, aceea de neutralizare, este cea mai importantă pentru organismul omului, dând naștere sărurilor minerale, care derivă din reacția bazelor și acizilor.

    Sărurile minerale au caractere diferite, în funcţie de bazele şi de acizii din care derivă, astfel încât unele sunt alcaline (bazice) în timp ce altele sunt acide. Când sărurile sunt ionizate se numesc electroliţi.

    S-a stabilit din acest punct devedere că există douăsprezece ( 12 ) săruri minerale care sunt necesare proceselor vitale: fosfaţii de fier, de magneziu, de sodiu, de calciu şi de potasiu, sulfaţii de sodiu, de potasiu şi de calciu, clorurile de potasiu şi de sodiu, fluorura de calciu şi siliciul.

    De ce sarea cauzează retenție hidrică? 

    Organismul nostru conține o serie de electroliți (în principal sodiu și potasiu) care conduc impulsurile nervoase ce controlează funcțiile de bază ale corpului nostru. Pentru o bună funcționare a organismului se impune deci că acești electroliți să aibă o concentrație constantă și deci eliminarea totală a sării din alimentație nu este recomandată.

    În acelaşi timp, concentraţiile prea mari de electroliţi aflate în circuitul sanguin, declanşează mecanismul senzaţiei de sete şi de aceea se va consuma o anumită cantitate de apă pentru reechilibrare hidrică şi electrolitică.

    Acesta este motivul pentru care foarte multe baruri şi restaurante oferă gratis alune şi cipsuri foarte sărate, tocmai pentru a se consuma multe lichide.

    Rinichii sunt cei care menţin concentraţia de electroliţi constantă prin creşterea sau descreşterea cantităţii de apă reţinute. Ca rezultat al acestei retenţii hidrice în sânge apare o creştere a tensiunii arteriale şi este ştiut faptul că hipertensiunea arterială reprezintă un mare factor de risc pentru sistemul cardiovascular.

    Mai jos vom prezenta rolul fiecărui element mineral esenţial în organismul uman.

   

     I.2.1. Oxigenul

    Oxigenul (O₂) reprezintă 21% din aerul atmosferic şi este un element esenţial pentru supravieţuirea tuturor vieţuitoarelor de pe Pământ. Există totuşi bacterii care pot trăi fără prezenţa oxigenului (de exemplu, bacteriile sulfuroase).

    Oxigenul este cel mai răspândit element de pe planetă, găsindu-se atât în stare liberă cât şi sub formă de compuşi. În stare liberă, oxigenul se află fie sub formă moleculară în aer (21%), fie sub formă de ozon (O₃) în straturile superioare ale atmosferei.

    Oxigenul intră în compoziţia unui număr mare de compuşi, atât în substanţe organice (grăsimi, proteine, zaharuri, alcooli) cât şi în substanţe anorganice (apă, oxizi, silicaţi, carbonaţi, azotaţi, fosfaţi, etc.).

    Oxigenul este un gaz incolor, inodor, insipid şi puţin solubil în apă. Este de 1,1 ori mai greu decât aerul. Acesta se lichefiază foarte greu la o temperatură de -183 °C.

    Oxigenul reprezintă alimentul numărul 1 al fiinţei vii şi, implicit, oxidarea reprezintă modalitatea cea mai importantă de obţinere a energiei în organism.

    Metabolismul celular necesită un aport continuu din această hrană fundamentală care este oxigenul, pentru bună desfăşurare a proceselor oxidative, care stau la baza vieţii.

    Aparatul respirator aprovizionează organismul cu acest aliment gazos, aşa cum aparatul digestiv aprovizionează organismul cu alimente lichide, semi-lichide și solide, de aceea cele două aparate sunt înrudite între ele.

    Oxigenul pătrunde zilnic în organism împreună cu apa, proteinele, grăsimile şi glucidele. Oxigenul ajunge la toate celulele prin sistemul circulator. Procesul biochimic de eliberare a energiei efectuat cu folosirea oxigenului se numește frecvent aerob sau respirație celulară.

    Hemoglobina este o cromoproteină (pigment protidic) colorată roşu-aprins, care intră în constituţia eritrocitelor, îndeplinind rol respirator.

    Construcţia proteinei respiratorii, porneşte de la hem, la care, în jurul unui cation bivalent de fier se legă cele 4 nuclee. Când hemul se leagă de globină (proteină), se naşte hemoglobina.

    La nivelul plămânilor, hemoglobina  fixează reversibil oxigenul molecular din aer transformându-se în oxihemoglobină. O moleculă de hemoglobină (Hb) poate fixa 4 molecule de oxigen gazos (O₂), după reacţia reversibilă.

    După ce hemoglobina din eritrocit s-a  încărcat cu oxigen, acesta circulă prin sistemul circulator, ajungând la nivelul capilarelor. Aici, datorită unei presiuni scăzute, hemoglobina cedează oxigenul ţesuturilor înconjurătoare şi se combină cu dioxidul de carbon rezultat din procesele catabolice ale celulelor, dând naştere carbohemoglobinei (HbCO₂), care va circula prin vene, înapoi la plămâni.

    Celulele se servesc de oxigenul adus de sânge pentru a furniza prin oxidare energia necesară lor, dar mai produc şi deseuri (dioxid de carbon, apa) care sunt, la rândul lor, eliminate.

    Dacă în aer există monoxid de carbon (CO), hemoglobina se combină preferenţial cu acesta (hemoglobina are o afinitate de 300 de ori mai mare faţă de CO, în comparaţie cu O₂), formându-se carboxihemoglobina. Din carboxihemoglobină, hemoglobina nu se mai reface (reacţie ireversibilă) iar funcţia de aprovizionare cu oxigen a celulelor diminuează sau încetează, instalându-se hipoxia (anoxia).

    Hemoliza este un proces prin care hemoglobina se eliberează din hematii şi se dizolvă, se "topeşte". Există două tipuri de hemoliză: una fiziologică şi cealaltă patologică. Hemoliza fiziologică este un proces normal prin care se distrug eritrocitele bătrâne.

Hemoliza patologică se caracterizează prin distrugerea prematură a hematiilor.

    Fenomenul are loc în unele boli (anemii hemolitice, rezistenţă globulară scăzută) sau ca o cauză a interacţiunii dintre globulele roşii cu anumiţi agenţi chimici (venin, saponine, anticorpi hemolitici, toxine bacteriene, toxine din ciupercile care produc sindrom hemolitic, cupru, cloraţi, penicilină în exces) sau fizici (temperaturi prea mici sau prea mari, scăderea presiunii osmotice a lichidelor interne).

    Celulele roşii au abilitatea de a transporta oxigenul depinzând însă de prezenţa fierului în molecula hemoglobinei. Dacă avem carența de fier, vom produce mai puţină hemoglobina şi, prin urmare, ţesuturile vor primi mai puţin oxigen. Fierul este, de asemenea, un important element constitutiv al mioglobinei.

    Mioglobina (Mb), ca şi hemoglobina, este o moleculă care transporta şi distribuie oxigen a celulelor musculare, mai ales pentru musculatura scheletică şi inimă. Mioglobina poate fi gǎsitǎ în sânge doar atunci când aceasta este eliberatǎ în urma unei leziuni musculare.

    La ora actualã, datoritã poluãrii, mâncarea, apa şi aerul sunt parţial contaminate. În aceste condiţii, toxinele de tot felul vor pãtrunde prin tubul digestiv, prin sistemul respirator şi prin piele, fixându-se apoi treptat la nivelul organelor interne. Conform studiilor unor specialişti, toxicitatea afecteazã chiar şi pereţii celulelor, pentru cã odatã cu absorbţia oxigenului necesar vieţii, celulele absorb astfel şi toxinele.

    În celula sãnãtoasã oxigenul curat ajunge la nivelul mitocondriilor, împreunã cu nutrienţii, în vederea producerii de ATP (adenozin trifosfat), care înmagazineazã energia mişcãrii şi activitãţii întregului organism. Reziduurile, care sunt create în mod natural prin arderi într-un organism sãnãtos şi echilibrat, nu reprezintã un inconvenient, deoarece ele vor fi eliminate prin umori.

    Fiecare celulã îşi produce propria cantitate de H2O2 (peroxid de hidrogen) care îi permite astfel sã-şi dezvolte un scut antioxidant. O celulã sãnãtoasã nu poate fi deci oxidatã, în timp ce una bolnavã sau care este infectatã, care are "scutul" slãbit sau inexistent, este oxidatã rapid.

    Un om obişnuit are prin urmare în corpul sãu celule aflate în diverse stadii: celule purtãtoare de boalã, celule bolnave, celule care conţin nenumãrate reziduuri, celule moarte, celule care mor, celule slabe, celule îmbãtrânite, celule infectate precum şi un anumit numãr de celule sãnãtoase. Celulele perfect sãnãtoase sunt singurele care nu pot fi "arse" de oxigen, ele respirându-l prin membranã ori de câte ori oxigenul le atinge, deschizându-se atunci canalele (de la nivelul membranelor celulare) pentru ionii de calciu. Celelalte celule enumerate mai sus vor deveni adevãrate fabrici de virusuri, bacterii şi fungi, astfel cã, în asemenea situaţie, nu numai existenţa lor este compromisã, dar şi existenþa celulelor sãnãtoase din apropierea lor.

    Pe de altă parte oxigenul este un gaz foarte reactiv. Practic, toate substanţele chimice reacţionează cu oxigenul în condiţii normale în procesul de oxidare.

    Oxidarea poate fi de două feluri: oxidare lentă (ruginirea metalelor, râncezirea grăsimilor, putrezirea alimentelor) şi oxidare rapidă (arderea şi explozia).

    Oxidarea este o reacţie chimică prin care se adaugă un atom de oxigen la molecula unei substanţe, care poate fi atât organică, cât şi un compus anorganic. 

    Practic, orice ardere este o oxidare. Ex: 2Mg+O₂=2MgO. Fenomenul opus se numeşte reducere → procesul chimic în care o specie chimică acceptă electroni (sărăceşte în O₂  se îmbogăţeşte în H ).

    Reacţia REDOX a procesul chimic în care au loc simultan un proces de oxidare şi unul de reducere. Ex. În timpul reacţiei de oxidare a Mg, acesta cedează 2 electroni deci suferă oxidare, iar O acceptă cei doi electroni deci se reduce.

    Difuziunea alveolo-capilară reprezintă trecerea gazelor din aer în sânge şi invers prin traversarea membranei alveolo-capilare. Difuziunea depinde în primul rând de diferenţa de presiune parţială a gazelor, ca şi de proprietăţile lor fizico-chimice sau grosimea şi suprafaţa membranei alveolo-capilare. Pentru O2 presiunea în aerul alveolar este de 100 mmHg, iar în sângele venos 40 mmHg. Pentru CO₂ presiunea în alveole este de 40 mmHg iar în sângele venos 46 mmHg.

La individul normal în repaus cei 120 ml sânge capilar sunt înconjurati cam de 2 L aer alveolar ce constituie capacitatea reziduala funcțională. Rețeaua capilară are o suprafață de 90 m2 totalizând o lungime de aprox 1500 km.

La nivelul membranei alveolo-capilare are loc schimbul de gaze prin difuziune, fenomen care depinde de mai mulți factori: - diferența de presiune parțială a gazelor; - proprietățile lor fizico-chimice; - grosimea și suprafața membranei de schimb.

În cursul efortului fizic creşte consumul de O₂ de la 250 ml/min în repaus până la 3 - 4 L/min. Consumul de O2 creşte treptat atingând un nivel de echilibru care se menţine pe toată durata efortului. După încetarea acestuia consumul revine la valorile de repaus.

    Hipobarismul (scăderea presiunii atmosferice) se caracterizează prin scăderea pO₂ (presiunea partiala a oxigenului) pe măsură creşterii altitudinii. Semnele hipobarismului depind de altitudine şi rapiditatea instalări hipoxiei. Ventilaţia pulmonară creşte ca şi frecvenţa bătăilor inimii şi presiunea arterială. Hipoxia are efecte în primul rând asupra sistemului nervos, ele fiind severe când pO₂ alveolar scade sub 30 mmHg şi se asociază cu hipocapnia (micşorare a concentraţiei de dioxid de carbon în sânge).

O hipocapnie este consecinţa unei eliminări excesive a dioxidului de carbon, semn al unei hiperventilaţii alveolare (creşterea intrărilor şi ieşirilor de aer în şi din alveolele pulmonare).  produsă de hiperventilaţie. somnolenţa, lentoare, falsă senzaţie de bine, alterarea judecăţii critice, scăderea percepţiei dureroase.

    Hiperbarismul (boala de cheson sau boala de decompresie) se întâlneşte la scafandrii sau la exploratorii submarini, care lucrează sub presiune de aer, respirând aer sub presiune la mai multe atmosfere.

    Apare dacă se absoarbe o cantitate mare de azot iar apoi urcaţi prea repede. Azotul are nevoie de timp pentru a se acumula în organism la fel ca şi pentru a se elimina. Când organismul urcă spre suprafață, acesta începe să elimine azot. Dacă prea mult azot este încă prezent după ieşirea la suprafaţă, surplusul de azot formează bule în corp.

    Când se respira aer la presiuni mari, azotul din aerul inspirat trece în sânge şi se dizolvă în acesta. Cât timp individul rămâne la un nivel de presiune crescută, azotul dizolvat în sânge nu creează probleme. În momentul trecerii bruşte la un nivel de presiune mai mică, azotul nu mai are timp să se elimine prin plămâni şi astfel apar bule de azot în vasele sangvine, oprind prin astupare curgerea normală a sângelui în arteriole şi capilare.

    Acest lucru duce la accidente vasculare embolice. Blocarea circulaţiei prin bulele gazoase se manifestă în general în tot organismul, dar în principal la nivelul nevraxului şi este afectată în special circulaţia la nivelul măduvei spinării. Boala de cheson se întâlneşte şi în cazul săpătorilor de tunele sau la constructorii de poduri în apă care lucrează sub aer la presiuni mari.

    În cazul urcării rapide la suprafaţă şi dacă se cunoaşte faptul că individul lucra la adâncimi mari, cel mai bine este să nu se aştepte apariţia simptomatologiei descrise mai sus.

    Se introduce imediat individul într-o cameră hiperbarică unde se ridică presiunea astfel încât să fie egală cu cea de la care s-a pornit urcarea spre suprafaţă. Din 20 în 20 de minute se reduce presiunea din camera cu 1 atmosfera, până se ajunge la presiunea normală terestră.  Oxigenul este esenţial pentru susţinerea vieţii, însă respirarea oxigenului pur la adâncimi peste 7,5 metri poate fi mortală.

    Oxigenul devine toxic începând cu această adâncime şi, depinzând de sensibilitatea individuală, poate provoca convulsii ce pot conduce la înec. Buteliile pentru scufundări nu trebuie umplute niciodată cu oxigen pur.

     

    Analiza  gazelor  respiratorii

    Schimbul principalelor gaze respiratorii la nivel pulmonar şi tisular se face pe baza unor legi fizice, a unor mecanisme fiziologice şi a unor proprietăţi ale membranelor alveolo-capilare şi celulare. O₂ şi CO₂ trec prin membrana alveolo-capilară prin difuzie simplă de la o concentraţie mare la o concentraţie mică.

    Compoziţia aerului alveolar şi a aerului expirat nu este identică cu cea a aerului atmosferic din mai multe motive. În primul rând aerul care intră în sistemul respirator în timpul inspiraţiei este umed; în al doilea rând, oxigenul difuzează de la alveole în sânge, iar CO₂ difuzează de la capilarele alveolare în alveole; iar în al treilea rând aerul cu excepţia celui alveolar este numai în parte înlocuit cu aer atmosferic în timpul fiecărei inspiraţii.

    Când gazele intră în contact cu un lichid, există tendinţa fiecărui gaz de a se dizolva în lichid. Echilibrul concentraţiei gazului în lichide este determinat de presiunea parţială a gazului şi de solubilitatea lichidului. Această relaţie este descrisă de legea lui Henry. Când un gaz este în contact cu un lichid, volumul de gaze care va intra în soluţie este proporţional cu presiunea parţială a gazului.

    În aerul alveolar presiunea O2 este mult mai mare (100 mmHg) decât în sângele venos capilar (40 mmHg), deci O2 va trece din aerul alveolar în sânge până se echilibrează cu O₂ din aerul alveolar. Sângele arterial care părăseşte teritoriul pulmonar are o saturaţie în O₂ de numai 97,5 % din cauza amestecării cu mici cantităţi de sânge venos în capilarele alveolare. CO₂ va urma un drum invers, trecând din sângele venos, unde se găseşte la o presiune de 47 mmHg, în aerul alveolar, unde presiunea să parţială este de 40 mmHg.

    Oxigenarea sângelui din capilarele pulmonare poartă numele de hematoză pulmonară. Deşi sângele străbate foarte repede capilarele pulmonare schiburile gazoase sunt posibile deoarece suprafaţa de contact este extrem de mare, stratul de sânge este foarte subţire şi grosimea mebranei alveolo-capilare minimă.

    Oxigenul este transportat în sânge sub două forme: dizolvat ( transportul sangvin al oxigenului se face în proporţie de 1% sub formă dizolvată în plasmă ) şi în combinaţie cu hemoglobină ( sub forma unei combinaţii labile cu hemoglobină (Hb) denumită oxihemoglobină (HbO₂).

    Datorită fierului bivalent pe care îl conţine, hemoglobina se combină foarte rapid cu O₂, fiecare din cei 4 atomi de fier ai grupărilor hem putând fixa o moleculă de oxigen. În repaus sângele arterial transportă sub formă de HbO₂  97,5 %  din cantitatea totală de O₂.

    Transportul sangvin al CO₂ se face în mică măsură ( aproximativ 8 % ) sub formă dizolvată în plasmă  şi în cea mai mare parte sub forma unor combinaţii chimice labile ( bicarbonaţi, carbohemoglobină ). CO₂ rezultat din oxidările celulare ajunge prin difuziune în lichidul interstiţial. În sânge se dizolvă în lichidele plasmatice şi pătrunde cu uşurinţă în eritrocite datorită difuzibilităţii sale ridicate.

    La nivelul capilarelor tisulare, sângele arterial cedează O₂ necesar activităţii celulare şi se încarcă cu CO₂ rezultat din metabolismul celular, care difuzează din lichidul interstiţial (60mmHg) în sângele capilar (40 mmHg).

    Disocierea HbO₂ depinde de mai mulţi factori dintre care cei mai importanţi sunt: presiunea parţială a O₂ şi a CO₂, temperatura şi pH-ul. În lichidul interstiţial presiunea O₂ este de aproximativ 40 mmHg, iar în sângele capilar de 97 mmHg, acest gradient presional favorizând disocierea HbO₂.

    Schimbul de gaze la nivel tisular are loc prin difuziune, ele trecând din ţesuturi în sânge (şi invers) prin intermediul lichidului interstiţial de la o presiune mai mare la una mai mică.

    Utilizarea O₂ de către celule are loc în mitocondriile acestora, în care se desfăşoară procese de oxidoreducere complexe, sub acţiunea enzimelor specifice, substanţele organice fiind oxidate până la CO₂ şi H₂O, eliberând energia chimică.

    Testul pentru gazele sanguine arteriale măsoară aciditatea (PHul) şi nivelul oxigenului şi al dioxidului de carbon de la nivelul unui vas de sânge arterial. Acest test are rolul de a monitoriza capacitatea plămânilor de a pompă oxigenul în sânge precum şi de a elimina dioxidul de carbon extras din sânge.

    Pentru realizarea testului mostra de sânge este prelevata de la nivelul unei artere, deoarece aici poate fi regăsit atât oxigenul cât şi dioxidul de carbon înainte de a ajunge în ţesuturi.

    Testul pentru gazele sanguine arteriale măsoară:

     

    A. Presiunea parțială a oxigenului (PO₂ )

    Funcţiile principale ale aparatului respirator constau în îndepărtarea CO₂ din sângele care intră în circulaţia pulmonară şi în furnizarea de O2 sângelui care părăseşte circulaţia pulmonară. Pentru că aceste două funcţii să se desfăşoare normal, trebuie să existe o cantitate adecvata de aer proaspăt în alveole, care să elibereze O₂ şi să preia CO₂ (ventilaţie), o circulaţie corespunzătoare a sângelui prin vasele pulmonare (perfuzie), o mişcare adecvata a gazelor între alveolele şi capilarele pulmonare (difuziune) şi un contact bun între gazul alveolar şi capilarele din circulaţia pulmonară (concordanţă ventilaţie – perfuzie ).

    Un individ normal aflat în repaus inspiră de aproximativ 12 până la 16 ori pe minut, cu un volum curent de aproximativ 500 ml aer la fiecare respiraţie. O fracţie (30%) din aerul proaspăt inspirat la fiecare respiraţie nu ajunge în alveole, rămânând în căile respiratorii. Această componentă a fiecărei respiraţii, care nu furnizează aer pentru schimburile alveolare, este denumită componenta spaţiului mort anatomic. Celelalte 70 de procente ajung şi se amestecă rapid cu aerul prezent în zona alveolară şi participa la schimbul gazos. În acest exemplu, ventilaţia totală pe minut este de aproximativ 7 1, şi anume 2 1 de ventilaţie a spaţiului mort şi 5 1 de ventilaţie alveolară. În diverse boli, unele alveole sunt ventilate, dar nu sunt perfuzate, ceea ce adăuga la ventilaţia dedicată spaţiului mort anatomic un surplus de ventilaţie care nu participa la schimburile gazoase.

    Presiunea parţială a oxigenului evaluează cantitatea de O₂ dizolvată în sânge. PO₂ reflectă cantitatea de oxigen care trece din alveola pulmonară în sânge şi este direct influenţată de cantitatea de oxigen inhalat.

    Dacă presiunea parţială a oxigenului din gazul inspirat este mică atunci este furnizată plămânilor o cantitate mică de oxigen pentru a face schimbul gazos necesar. Presiunea parţială a oxigenului poate fi un rezultat al reducerii oxigenului fracţional conţinut sau reducerea presiunii barometrice ce apare la altitudini mari.

    PO₂ evaluează eficienta pulmonului în oxigenarea sângelui şi este utilizat pentru a confirma eficienta utilizării oxigenoterapiei. Indică severitatea afectării pulmonare în ceea ce priveşte difuzia oxigenului alveolar. 

    Clinic:

a) Valori crescute se asociază cu: policitemie (creşterea numărului de eritrocite în sânge);

b) Valori scăzute apar în: respiraţie în atmosfera rarefiată; anemie; decompensare cardiacă; sunt intracardiac; afecţiuni restrictive sau obstructive cronice; afecţiuni neuromusculare cu hipoventilaţie;

c) Presiune parţială O₂ scăzută cu cu flux arterial normal / scăzut: infiltrat interstiţial; edem pulmonar; embolie pulmonară; circulaţie extracorporeala post- operatorie.

     B. Presiunea parţială a CO₂  (PCO₂) →  acest test măsoară cantitatea de dioxid de carbon dizolvata în sânge, precum şi capacitatea organismului de a elimina acest gaz. Creşterea PCO₂ este asociată cu hipoventilaţia, scăderea - cu hiperventilaţia.

    Cauze de scădere a PCO₂:

•   Hipoxia;

•   Nervozitate;

•   Anxietate;

•   Embolie pulmonară;

•   Sarcina;

•   Durere.

    Cauze de creştere a PCO₂: afecţiuni pulmonare obstructive: bronşita cronică, emfizem pulmonar.

     

    C. Saturaţia de oxigen ( SO2) → măsoară cantitatea de hemoglobină care transportă O2. Testul determină raportul procentual dintre conţinutul actual în O₂ al hemoglobinei şi capacitatea maximă de transport a hemoglobinei. SO 2 este o măsură a relaţiei dintre O₂ şi hemoglobină şi nu indică conţinutul în O₂ al sângelui arterial.

Puls-oximetria utilizează un traductor plasat pe falangă distală/lobul urechii, care va urmări saturaţia în oxigen a sângelui arterial. Limitele metodei:

- măsoară doar procentajul de oxigen transportat de hemonglobină, nu întreaga cantitate de oxigen disponibil pentru ţesuturi;

- multipli factori interferă cu precizia determinării: deplasarea extremităţii; modificări locale ale fluxului sanguin; scăderea hemoglobinei (anemie) sau prezenţa de hemoglobine anormale (carboxihemoglobină, methemoglobină).

     

    D. Conţinutul în oxigen  → defineşte cantitatea actuală de O₂ din sânge, mai mică decât capacitatea maximă de transport sanguin.

Scăderea conţinutului în O₂ se asociază cu creşterea conţinutului în CO₂  şi se întâlneşte în:

- afecţiuni pulmonare cronice obstructive (BPOC) sau restrictive (cifoscolioza);

- complicaţii postoperatorii respiratorii;

- disfuncţii neuromusculare;

- hipoventilaţia din obezitate.

    

     E. Nivelul Ph-ului  → acest test măsoară numărul ionilor de hidrogen (H+) din sânge. În mod normal PHul sângelui este cuprins între 7.35 şi 7.45. Un PH mai mic de 7.0 devie acid, în vreme ce un PH mai mare de 7.0 devine bazic (alcalin), ceea ce înseamnă că sângele este prin natura să uşor bazic.

     

    F. Bicarbonatul  (HCO₃) şi conţinutul de CO₂ → este o substanţă care împiedică PHul sângelui să devină prea acid sau prea bazic. Testul realizează o evaluare generală a reacţiei alcaline / acide a sângelui arterial, venos sau capilar, determinând CO₂ existent sub următoarele forme: CO₂ solvit în plasmă; HCO₃ (acid carbonic) total; radical HCO₃ (hidrogenocarbonat sau bicarbonat); carbaminohemoglobina (CO₃ Hb).

     

    I.2.2. Carbonul

    Carbonul este un ingredient de bază din compoziţia organismelor vii de pe Terra. Toate formele de viaţă conţin în jur de 25% carbon. Atomul de carbon este unic deoarece se poate combina cu alţi atomi de carbon dând naştere unor lanţuri lungi sau unor structuri circulare de legături carbon-carbon, care, la rândul lor, stau la baza moleculelor organice complexe care fac posibilă viaţa.

    Atomii de carbon poseda încă o proprietate, şi cea mai semnificativă, capacitatea de a se lega între ei. Deoarece un atom de carbon poate fie să accepte, fie să doneze 4 electroni pentru a realiza un octet exterior, el poate forma legături covalente cu alţi 4 atomi de carbon.

    Nici un alt element chimic nu poate forma molecule de mărimi şi forme atât de diferite sau cu o varietate atât de mare de grupări funcţionale.

    Carbonul prezintă aliotropie (proprietatea unor elemente chimice de a lua doua sau mai multe forme, când atomii sunt aşezaţi diferit în funcţie de legăturile chimice)  şi se găseşte în stare liberă sub 3 forme:

- diamante;

- grafit;

- fullerene.

    În organismul uman, carbonul se regăseşte sub forma proteinelor, glucidelor, lipidelor şi intră în componenţa sângelui, hormonilor, acizilor nucleici. Carbonul este un element fără de care viaţa nu ar fi posibilă.

    Compuşii carbonului sunt de două feluri: organici şi anorganici.

    Compuşii anorganici ai carbonului: monoxidul de carbon, dioxidul de carbon, acidul carbonic (apa carbogazoasă), carbonaţi (săruri ale acidului carbonic cum ar fi creta (carbonatul de calciu).

    După cum a descoperit Friedrich Wöhler (1800 – 1882), nu există o barieră de netrecut intre compuşii organici şi anorganici ai carbonului. De exemplu, în natură, plantele utilizează fotosinteza pentru a transforma gazul anorganic (dioxid de carbon) în carbohidraţi şi oxigen.

    Acest proces are loc ca parte a ciclului biochimic al carbonului, care este ruta parcursă de carbon în timp ce este reciclat prin lumea naturală, inclusive prin aer, mare şi prin sol, precum şi prin vietăţi.             Acest ciclu se compune din următorii paşi:

- fotosinteza, prin care plantele absorb dioxidul de carbon şi eliberează oxigen;

- respiraţia, prin care animalele inspira oxigen şi expiră dioxid de carbon;

- descompunerea materiei vegetale şi animale în gaze, uleiuri şi depuneri solide cu conţinut de carbon;

- dezagregarea naturală a rocilor şi dizolvarea naturală a dioxidului de carbon în apă.

    Activitatea umană a adăugat un nou process la acest ciclu: arderea combustibililor fosili. Aceasta generează dioxid de carbon.

    Pentru chimişti, compuşii organici sunt toţi acei compuşi ai carbonului care nu sunt oxizi, carbonaţi sau carburi. Prin urmare, în timp ce toate substanţele conţinute în vietăţi sunt organice, nu toţi compuşii organici se găsesc de fapt în vietăţi.

    În realitate există mii de compuşi organici. În fiecare zi se descoperă mai mulţi dintre cei care apar în natura şi mulţi alţii sunt creaţi constant ca substanţe sintetice în industrie şi în laboratoarele de cercetare.

    Toţi compuşii organici conţin carbon!

     

    I.2.3. Hidrogenul

    Hidrogenul este elementul chimic în tabelul periodic al elementelor cu simbolul H şi numărul atomic 1.

    Este un gaz uşorinflamabil, incolor, insipid, inodor, iar în natură se întâlneşte mai ales sub formă de moleculă diatomică, H₂. Având masa atomică relativă egală cu 1,00794, hidrogenul este cel mai uşor element chimic. Etimologic, cuvântul hidrogen este o combinaţie a două cuvinte greceşti, având semnificaţia de „a face apă”.

    Hidrogenul elementar este principala componentă a Universului, având o pondere de 75 % din masa acestuia. În starea de plasmă, se găseşte ca element majoritar în alcătuirea stelelor. Hidrogenul elementar este foarte puţin răspândit pe Pământ.

    În condiţii normale, hidrogenul există pe Pământ sub formă de moleculă diatomică, H₂, însă nu este foarte răspândit în atmosfera terestră din cauza masei mici, astfel forţa gravitaţională a planetei are un efect foarte slab asupra sa. Totuşi, hidrogenul ( prin compuşii săi ) este cel mai răspândit element de la suprafaţa Terrei. Cei mai întâlniţi compuşi chimici ai săi sunt hidrocarburile compuşi chimici ale căror molecule sunt formate doar din atomi de carbon şi hidrogen. 

    Hidrogenul se obţine uşor prin acţiunea acizilor diluaţi asupra zincului sau fierului ori prin electroliză apei.

   

      I.2.4. Azotul

    Azotul (nitrogenul) este elementul chimic din tabelul periodic care are simbolul N şi numărul atomic 7. Este un gaz incolor, inodor, insipid, de obicei inert, diatomic (molecula din doi atomi) şi nemetalic, constituie 78% din atmosfera Pământului şi este o parte componentă a tuturor ţesuturilor vii.

    Azotul este mai uşor decât aerul, are o moleculă mai voluminoasă decât oxigenul şi devine lichid la o temperatură de -196 grade C, de aceea este dificil de stocat în această formă. Azotul este neinflamabil şi nu susţine arderea.

    Azotul este folosit ca barieră între oxigen şi celelalte substanţe pentru prevenirea oxidării!

    Azotul este o parte esenţială în componenţa aminoacizilor şi a acizilor nucleici, ceea ce îl face vital. Se ştie că masă musculară se dezvoltă într-un mediu bogat în azot.

    Balanţa azotului din organism trebuie să aibă o valoare pozitivă. Acest lucru înseamnă că organismul are la dispoziţie proteine în cantităţi suficiente. Echilibrul negativ de azot duce la carente de proteine şi generează aşa numitul "canibalism", când organismul consuma proteine proprii din ţesuturile musculare, din sânge.

    Omul are nevoie de 8 grame de azot pe zi; albuminele sunt combinaţii ale azotului şi organismului pierde zilnic 50 g de albumine, care trebuie înlocuite. Nici un organism viu nu poate trăi fără azot, albuminele fiind strict necesare pentru fabricarea plasmei. Suprimând substanţele azotate din hrana animalului, aceasta sucomba, pentru că nu îşi poate construi albuminele. Azotul este o parte esenţială în componenţa aminoacizilor şi a acizilor nucleici, ceea ce îl face vital.

Legumele precum planta de soia pot absorbi azotul direct din aer, deoarece au rădăcini cu noduli plini de bacterii care îl transformă în amoniac, prin procesul numit fixarea azotului. Legumă transformă ulterior amoniacul în oxizi ai azotului şi aminoacizi, pentru a forma proteine.

    Acumularea şi eliminarea azotului

    Când inspiraţi şi expiraţi, aerul respirat conţine 78% azot. Azotul este un gaz inert din punct de vedere metabolic, adică nu este folosit de organism. Totuşi, azotul este absorbit şi dizolvat în sânge şi în ţesuturi. Presiunea azotului este echilibrată între aer şi organism. Această stare este numită echilibru.

    La presiune ridicată, aerul respirat este mai dens iar  presiunea parţială a azotului pe care-l inhalaţi este mai mare. Astfel, presiunea azotului în aerul pe care-l respiraţi este mai mare decât presiunea azotului din organism. Organismul vostru va acumula azot până când presiunea parţială a azotului din aerul pe care-l respiraţi devine egală cu presiunea azotului din organism.

    Când urcaţi presiunea scade, iar presiunea parţială a azotului din aer scade şi ea. Acum presiunea azotului din organism este mai mare decât presiunea parţială a azotului din aerul pecare-l respiraţi. Pentru a compensa, organismul va elimina azot până când presiunea azotului este echilibrată între aer şi organismul vostru.

    Narcoza cu azot → numită și beţia adâncurilor, poate apărea, la scafandrul care respiră aer, încă de la adâncimea de 30 m. Reprezintă efectele inhalării azotului la presiune mare. Atunci când scafandrii inhalează aer comprimat, azotul saturează sistemul nervos.

    De la adâncimea de 30 m, narcoza azotului îşi face deja simţită prezenţa afectând capacitatea de gândire şi de luare a deciziilor.

    La adâncimea de 50 m, narcoza azotului se manifestă şi prin apariţia ameţelii.

    Peste adâncimea de 58 m narcoza azotului se poate manifesta prin vertije, stare de euforie uneori însoțită de o impresie falsă de mărire a forţei musculare, de pierderea din ce în ce mai accentuată a instinctului de conservare, urmată în cazuri grave de pierderea cunoştinţei, scafandrul fiind expus celor mai grave pericole.

    Pentru a vă reveni este necesară doar ascensiunea la o adâncime mai mică la care azotul nu are efect. Simptomele dispar repede şi nu sunt efecte secundare.

    Vezi şi hiperbarismul!

    Substanțe azotate și neazotate

Produsele alimentare conţin mai multe tipuri de substanţe cu azot care împreunăformează “proteina brută”. Aceste substanţe sunt de natură organică şi anorganică.

Substanţele azotate organicesunt reprezentate de aminoacizi, albumoze, peptone şi proteide (denumite în mod uzual proteine .

    Substanţele azotate anorganice sunt nitriţii, nitraţii şi amoniacul.

 

    I.2.5. Sulful → (numit şi pucioasă; simbol chimic S  este elementul chimic cu numărul atomic 16.

    Este un nemetal multivalent răspândit în natură (zăcăminte sau izvoare sulfuroase). Se găsește și ca element pur, dar mai ales în compuși chimici, de exemplu sulfați și sulfuri. Este un element esențial în fiziologia organismelor vii.

    Chiar dacă nu are notorietatea calciului sau a magneziului, sulful nu este mai puţin important pentru organism. Este implicat în aproape toate funcţiile vitale, având un rol-cheie în procesul de oxigenare a celulelor.

    Sulful intra în compoziţia aminoacizilor nesubstituibili: metionina, cisteina, cistina şi taurina. Aceştia, la rândul lor, participa la sinteza proteinelor şi a enzimelor care accelerează miliardele de reacţii chimice ce au loc permanent în corpul uman. De asemenea, sulful este un element de importanţă capitală pentru oase şi dinţi, contribuind la fortificarea lor

    Nu în ultimul rând, trebuie menţionat aportul sulfului în transformarea grăsimii şi carbohidraţilor în energie, dar şi pe cel în coagularea sângelui sau în producerea hormonilor de creştere şi a insulinei. Efectul hipocolesterolemic vine să completeze lista beneficiilor. În plus, afla că sulful este considerat un antialergic redutabil.

    Acest mineral de culoare galbenă, este indispensabil pentru biosinteza colagenului, proteina ţesutului cartilaginos şi a celui conjunctiv, fiind responsabil, din acest punct de vedere, de elasticitatea şi rezistenţa articulaţiilor, tendoanelor, dar şi a epidermei.

 Practic, în cazul deficitului de sulf în organism, pielea devine uscată, ridată, îmbătrânită. Aceasta pentru că fineţea tegumentului şi aspectul tânăr sunt determinate de numărul celulelor sănătoase de colagen, care, aşa cum am spus, depind de prezenţa sulfului.

    Cele mai bogate surse alimentare din care poate fi asimilat în mod direct sunt: usturoiul, ceapă, cresonul, ridichile, ridichea neagră, cartofii, varza, salată verde, castravetele, fasolea uscată, sparanghelul, migdala, curmala, polenul, gălbenuşul de ou, carnea ( în special a păsărilor domestice ) şi produsele marine.

SUBCAPITOLUL II

SUBSTANŢELE ORGANICE

    În anul 1889 Schorlemmer a dat definiţia chimiei organice ca fiind chimia hidrocarburilor şi a derivaţilor lor.

    Din numărul mare de compuşi organici doar 500 - 600 nu conţin hidrogen, deci important nu este atomul de carbon ci combinaţia carbonului cu hidrogenul (hidrocarbura). Chimia organică este chimia moleculelor şi nu a unui atom, carbonul (una din primele definiţii ale chimiei organice).

    Toţi compuşii organici conţin carbon!

     

    II.1. Proteinele

    Substanţe organice macromoleculare formate din lanţuri simple sau complexe de aminoacizi; ele sunt prezente în celulele tuturor organismelor vii în proporţie de peste 50% din greutatea uscată.  Proteinele constituie mai mult de 50% din masa uscată a unei celule iar sinteza lor este esenţială pentru menţinerea statusului celular ca şi pentru creştere şi dezvoltare

    Sunt formate din cei mai simpli componenţi, numiţi aminoacizi. Unii dintre aceştia sunt fabricaţi de către organism.

    Majoritatea celorlalţi aminoacizi provin însă dintr-un aport exterior, realizat prin intermediul alimentaţiei, în care proteinele pot avea o dublă origine:

    •  origine animală: cantităţi mari se găsesc în carne, peşte, brânză, ouă, lapte. Conțin toți aminoacizii, de aceea se numesc proteine complete;

    •  origine vegetală: în soia, migdale, alune, cereale integrale şi în unele  leguminoase. Nu contin toti aminoacizii, de aceea se numesc proteine incomplete. Doar prin combinarea mai multor legume, fructe se poate.

    Aminoacizii sau acizii aminaţi sunt substanţe organice pe baza cărora, în urma reacţiilor metabolice, de obicei se construiesc şi se degradează proteinele superioare.

    Toate proteinele sunt polimeri ai aminoacizilor, în care secvenţa acestora este codificată de către o genă. Fiecare proteină are secvenţa ei unică de aminoacizi, determinată de secvenţa nucleotidică a genei.

    Proteinele intră în componenţa tuturor celulelor, iau parte la formarea unor fermenţi şi intervin în desfăşurarea tuturor proceselor vitale în organism: intră în structura multor hormoni; participă la formarea anticorpilor cu rolul de apărători ai organismului împotriva microbilor şi toxinelor acestora; intră în combinaţii chimice cu substanţe chimice toxice, transformându-le în substanţe netoxice; îndeplinesc funcţia de transportatori formând diferite complexe (proteino-lipidic, proteino-glucidic, proteino-mineral, proteino-vitaminic, proteino-hidric şi cu unele medicamente).

    Participă la menţinerea echilibrului osmotic, la repartizarea apei şi a substanţelor dizolvate în ea în diferitele părţi ale organismului; pot fi arse în organism cu scop energetic, 1 gram de proteine eliberând 4 kcalorii. Rolul energetic este asigurat prin faptul ca în urma degradarii lor catabolice se eliberează o mare cantitate de energie ce se înmagazinează în legăturile macroergice ale moleculelor de ATP, energie ce va fi utilizată în diferite procese vitale (efort fizic şi intelectual, procese de biosinteză etc.).

    În componenţa proteinelor intra aminoacizi. Din cei 20 - 25 de aminoacizi naturali cunoscuţi, 8 sunt consideraţi esenţiali, întrucât nu pot fi sintetizaţi în organismul omului şi trebuie aduşi zilnic cu alimentele.

    Proteina consumată nu poate fi absorbită în sânge ca atare, de aceea este desfăcută de acizi şi enzimele digestive în aminoacizii componenţi şi doar ei sunt absorbiţi în sânge.

    Alimentele derivate din animale, incluzând carne, peşte, ouă şi majoritatea produselor lactate conţin proteine complete. Soia este singura plantă ce conţine teine complete. Cea mai mare valoare proteică se regăseşte în lapte şi ouă. Proteinele incomplete nu asigură un aport adecvat de aminoacizi.

    Multe plante alimentare conţin cantităţi considerabile de proteine incomplete, cele mai bune surse fiind cerealele şi legumele. Unele alimente bogate în proteine conţin cantităţi importante de lipide (carnea de oaie, porc, raţă sau ouăle).

    Totodată excesul de proteine, în special în cazul persoanelor care conuma în cantităţi mari carne, este dăunător pentru organism. Proteinele rămase neabsorbite pot fi transformate în colon (intestinul gros) în substanţe cancerigene, de aici incidenta crescută a cancerului de colon la persoanele care fac exces de carne şi au un tranzit intestinal lent.

Un regim prea bogat în proteine scade durata vieţii şi stimulează dezvoltarea şi maturizarea sexuală precoce, afectează funcţia rinichiului, creşte riscul de osteoporoză prin accelerarea eliminării de calciu, creşte necesarul de vitamina B12, creşte riscul de litiază renală, creşte colesterolul sangvin (independent de efectul grăsimilor), afectează creşterea copiilor (rinichi şi ficat supradimensionate), favorizează pierderea zincului din organism.

    Cercetările medicale au demonstrat clar că:
- Raţia zilnică de proteine necesară este foarte mică şi poate fi obţinută cu uşurinţă dintr-o alimentaţie simplă şi obişnuită;
- Forţa musculară nu depinde de cantitatea de proteine ingerate, pentru că nu proteinele sunt „combustibilul” pentru muşchi, ci glucoza şi grăsimile;

    Clasificare:

    În funcţie de forma moleculelor, proteinele sunt de două tipuri:

    - proteine fibrilare care au molecula filiformă şi sunt, în general, insolubile în apă. Din această grupă fac parte de exemplu fibroina, keratinele, colagenul etc.

    - proteine globulare a căror molecula are forma sferică sau elipsoidală şi sunt uşor solubile în apă. Din clasa proteinelor globulare fac parte toate enzimele, globulinele serice şi alte.

    În funcţie de rolul biologic principal pe care îl îndeplinesc, proteinele se împarte în 6 clase astfel:

    a) Proteine structurale. Acestea sunt reprezentate de proteinele ce joacă rol plastic, adică acele proteine ce intra în structura membranelor biologice, a ţesuturilor şi organelor. Proteinele structurale cele mai bine studiate sunt: colagenul întâlnit în ţesutul conjunctiv din cartilaje, tendoane, piele, oase etc., elastina ce intra în structura ţesutului conjunctiv elastic din ligamente, keratina ce se găseşte în cantităţi mari în derma, par, pene etc., proteinele membranare ce intra în structură tuturor membranelor biologice şi altele.

    b) Proteinele de rezervă au rolul principal de a constitui principala rezervă de aminoacizi a organismelor vii. Din această grupa fac parte cazeina care este componenta proteică majoră a laptelui, gliadina din cariopsele cerealelor, zeina ce reprezintă principala proteina de rezervă din boabele de porumb, ovalbumina şi lactalbumina din ouă şi respectiv din lapte, feritina care facilitează acumularea ionilor de fier în splina şi altele.

    c) Proteinele contractile au un rol important pentru mişcarea organismelor vii fiind implicate în contracţia muşchilor, cililor, flagelilor etc. Cele mai bine studiate proteine contractile sunt actina şi miozina implicate în contracţia miofibrilelor şi dineina care asigura mişcarea cililor şi flagelilor la nevertebrate.

     d) Proteinele de transport sunt proteine cu o structură deseori complexă ce îndeplinesc un important rol în transportul diferiţilor metaboliţi în organism. Cele mai bine studiate proteine de transport sunt hemoglobina care asigura transportul oxigenului şi dioxidului de carbon, mioglobina cu rol în transportul oxigenului la nivel muscular, albuminele serice care realizează transportul acizilor graşi în circulaţia sanguină, -lipoproteinele b serice care asigura transportul lipidelor în sânge etc.

    e) Proteinele cu rol catalitic şi hormonal  reprezintă o grupă extrem de importantă de proteine funcţionale. Din această grupa fac parte enzimele (care sunt toate, fără nici o excepţie, proteine), precum şi unii hormoni (hormonii reglatori ai hipotalamusului, hormonii hipofizei, cei pancreatici, hormonii paratiroidieni, hormonii timusului etc.).

     f) Proteine cu rol de protecţie. Acestea sunt proteine implicate în diferite procese fiziologice de protecţie şi apărare a organismului fata de anumiţi factori externi.

    Cel mai bine studiate sunt trombina (o proteină ce participa la procesul coagulării sanguine), fibrinogenul (precursorul fibrinei, proteina implicată, de asemenea, în procesul coagulării sanguine), imunoglobulinele sau anticorpii (proteine capabile să formeze complecşi anticorp-antigen cu proteinele străine organismului respectiv) şi altele.

    În funcţie de structura lor chimică, proteinele se împart în două mari grupe: proteine simple şi proteine complexe.

    a) Proteine simple (holoproteine). Acestea sunt proteine ale căror molecule sunt formate numai din catene polipeptidice. Acest lucru a fost demonstrat prin faptul că prin hidroliza completă, holoproteinele pun în libertate numai aminoacizi. Din această grupa fac parte o serie de proteine ce îndeplinesc importante funcţii biochimice şi fiziologice α, β şi γ-globulinele serice, anticorpii, histonele, protaminele, fibrinogenul, miozina, actina, colagenul, fibroina, keratinele etc.

    b) Proteinele complexe (numite şi conjugate sau heteroproteine) conţin în molecula lor, pe lângă componenta proteică şi o componentă de altă natură numită grupare prostetica. La rândul lor, heteroproteinele se împart în mai multe grupe în funcţie de natura chimică a grupărilor prostetice:

    - Cromoproteinele conţin în molecula lor o grupare prostetica de natura protoporfirinica. Din această categorie fac parte o serie de proteine ce îndeplinesc importante funcţii biochimice şi fiziologice: hemoglobina, mioglobina, citocromii, catalaza, peroxidaza etc.

    - Lipoproteinele conţin în molecula lor grupări prostetice de natură lipidică. Din această grupa fac parte de exemplu lipoproteinele serice.

    - Fosfoproteinele. Grupările prostetice ale heteroproteinelor din această grupă sunt reprezentate de resturi de serina esterificate cu acid fosforic. Cele mai cunoscute fosfoproteine sunt cazeina, vitelina, vitelenina, fosvitina şi altele.

   - Glicoproteinele conţin grupări prostetice de natura glucidica (galactoza, manoza, unele hexozamine, acidul N-acetilneuraminic etc.). Din grupa glicoproteinelor sunt bine studiate γ-globulinele, orosomucoidul plasmatic, ovalbumina, glucoproteinele serice ce determina grupele sanguine şi altele.

    - Metaloproteinele conţin unii ioni metalici (Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, Zn²⁺) în calitate de grupare prostetica. Din această grupa fac parte de exemplu alcooldehidrogenaza, enolaza, feritina, conalbumina, ceruloplasmina şi altele. Trebuie menţionat faptul că la metaloproteine, ionul metalic este legat direct de catenele polipeptidice ale componentei proteice şi nu este inclus într-o altă structură ( cum ar fi nucleul protoporfirinic la cromoproteine ).

    - Flavoproteinele conţin un flavinnucleotid în calitate de grupare prostetica. Din această grupa fac parte flavoenzimele FMN şi FAD-dependente (succinat-dehidrogenaza, aminoacid-oxidazele etc.).

    - Nucleoproteinele sunt poate cele mai importante proteine complexe datorită faptului că gruparea lor prostetica este reprezentată de un acid nucleic. În funcţie de natura acidului nucleic ce joacă rol de grupare prostetica ele se împarte în ribonucleoproteine (nucleoproteine ce conţin ARN) şi deoxiribonucleo-proteine (ce conţin ADN în calitate de grupare prostetic ).

    II.1.1 Enzimele (fermenţi)

    Sunt proteine sau proteide fără de care celule vii nu pot înfăptui reacţii complexe într-un timp scurt, la temperatura mediului înconjurător. Enzimele numite şi fermenţi, sunt substanţe naturale produse doar de către celulele vii. Ele intervin în numeroase reacţii biochimice, îndeplinind rolul de biocatalizatori. Activitatea enzimatică este una dintre însuşirile esenţiale ale materiei vii.

    Ele sunt substanţe care catalizează reacţiile biochimice din organism, având un rol esenţial în biosinteza şi degradarea substanţelor din materia vie, întâlnindu-se în toate organismele animale, vegetale şi în microorganisme, mai fiind denumite din această cauză biocatalizatori. Fără enzime, procesele biochimice s-ar desfăşura cu viteze foarte mici. (vezi definiţia la catalizator din Dicţionar).

    Conform teoriei chimice, catalizatorul este o substanţă care grăbeşte desfăşurarea unei reacţii, fără să se modifice structural în timpul desfăşurării acesteia şi fără să se regăsească în produsul final al reacţiei respective. În lipsa catalizatorului, oricum reacţia ar putea avea loc, însă într-un timp mai îndelungat. Aplicată sistemelor vii, teoria catalizatorului, are o conotaţie deosebită, căci reacţiile biochimice întârziate, care teoretic pot avea loc şi în lipsa enzimelor, nu sunt compatibile cu viaţa.

    Dacă degradările şi sintezele celulare s-ar desfăşura mult încetinit, celulele s-ar sufoca şi îneca în propriile deşeuri iar nutriţia celulară ar fi blocată, ceea ce ar conduce la moartea lor.

    Enzime endogene

    În corpul omului, se produc în fiecare secundă, mii şi mii de enzime. Orice deficit enzimatic este resimţit destul de dur de către organism.
    Există două mari categorii de enzime endogene:
- enzimele digestive (ajută la scindarea moleculelor mari provenite din hrană, în structuri mai mici, care pot trece din intestin în sânge);
- enzime metabolice (susţin toate funcţiile fiziologice şi viaţa însăşi).

    Toate enzimele digestive sunt extracelulare ( sunt eliberate şi acţionează în afara celulei ). Fermenţii metabolici pot fi atât intracelulari, cât şi interstiţiali.

    Enzime exogene

    Multe din enzimele produse de vieţuitoarele aflate în diverse stadii ale evoluţiei, acţionează, dacă sunt introduse în corp, asupra organismului uman. Această acţiune poate fi directă (enzimele participă la reacţiile metabolice sau în altfel de reacţii, ca biocatalizatori) sau indirectă ( enzimele exogene nu se comportă în organismul uman ca fermenţi, dar prezintă un alt tip de acţiune fiziologică). Din acest motiv, enzimele produse de către microorganisme, de către plante sau de către animale, au fost valorificate din cele mai vechi timpuri de către om. Pe baza lor s-au obţinut atât produse de fermentaţie (băuturi alcoolice, murături, lactate, etc.), cât şi stimulente digestive şi metabolice.

  Enzimele determină digestia, detoxifierea, imunitatea şi toate celelalte procese metabolice şi regeneratoare. Enzimele, întâlnite în toate organismele vii, sunt molecule de proteine care digera hrana, descompunând-o în fragmente suficient de mici încât să treacă în sânge prin porii minusculi ai intestinelor. Ele reprezintă „clasă muncitoare“ a organismului. Pe lângă acţiunea de digerare a hranei, enzimele distrug toxinele, descompun grăsimile şi celuloză, şi metabolizează amidonul şi proteinele. Oamenii de ştiinţă au identificat peste 2500 de enzime diferite în corpul uman.

    Enzimele sunt chiar catalizatorii care fac posibil metabolismul. Deci catalizatorul, enzimele în cazul oamenilor, reprezintă materialul biochimic ce determina reacţiile chimice necesare pentru că viaţa să fie posibilă. Aşadar, fără enzime, am înceta să existăm. 

    Enzimele cele mai importante sunt:

    - amilaza → enzimă alcalină care catalizează  reacţia de transformare a amidonului în dextrine şi mai departe, în maltoză. Amilaza intervine în digestia glucidelor, încă din cavitatea bucală.

   - catalazele → fermenţi care se găsesc aproape în toate celulele, concentrându-se în cantităţi mai mari în ficat şi în eritrocite. Rolul catalazelor este acela de a descompune apa oxigenată, cu scopul de a feri celula vie de acţiunea vătămătoare acestora. Prin această acţiune, catalazele intră în rândul substanţelor antioxidante.

    

    II.2. Lipidele

    Sunt componentele organice din sânge pot fi împărţite în două mari categorii: componente azotate şi neazotate. Dintre componentele neazotate fac parte lipidele şi glucidele.

    Denumirea de lipide provine din limba greacă - lipos - gras, grăsime. Unitatea de bază a lipidelor este acidul gras, care este utilizat pentru producerea de energie.  Desi termenul de “lipide” este uneori folosit ca sinonim pentru grasimi, grasimile sunt un subgrup de lipide numite trigliceride. Lipide sunt însa și molecule ca acizii grasi si derivatii lor (incluzand tri-, di- si monogliceride si fosfolipide) si de asemenea alti metaboliti steroidici cum este colesterolul.

    Deși omul și alte mamifere folosește căi biosintetice diverse pentru a metaboliza și sintetiza lipide, unele lipide esențiale nu pot fi obținute astfel și trebuiesc obținute din hrană.

    Din punct de vedere structural lipidele sunt substanţe complex alcătuite din: polialcool combinat cu acizi graşi. Polialcoolii sunt reprezentaţi de glicerol, dar pot exista şi alţii, ca ergosterol, colesterol. Ele ajung în organism fie pe cale exogenă (din grăsimile animaliere sau vegetale din hrană), fie pe cale endogenă (se sintetizează, în interiorul organismului din glucide sau din proteine).

    Acizii graşi se găsesc în 2 forme: saturaţi (neesenţiali) şi nesaturaţi (esenţiali). Acizii graşi nesaturaţi conţin o singură dublă legătura (mononesaturaţi) sau mai multe duble legături de carbon (polinesaturaţi). Acizii graşi saturaţi nu au duble legături.

    Acizii graşi saturaţi conţin hidrogen, ceea ce îi face greu de digerat şi provoacă depozitarea grăsimii pe pereţii arterelor inimii. Produsele care conţin grăsimi saturate sunt: carnea de vită, miel, porc, slănină, untul, smântâna, brânză cu conţinut ridicat de grăsime, laptele, uleiul de palmier, uleiul de nucă de cocos şi untul de cacao.  Aceste alimente trebuie consumate mai rar şi nu trebuie să depăşească  procentul de 10% din meniul unei zile.

    Există două tipuri de lipide:

     → grăsimile saturate, de origine animală, sunt cele mai periculoase sau sunt “grăsimile rele” deoarece conţin colesterol, în general grăsimile solide: slănină, unt, smântâna, carne grasă, margarina, brânzeturi, snacksurile, produsele de patiserie, dulciurile, etc.

    → grăsimile nesaturate, de origine vegetală, acestea sunt grăsimile “bune”, sănătoase de care organismul are nevoie pentru funcţiile vitale şi pentru absorbţia vitaminelor liposolubile A, D, E : uleiurile vegetale, uleiul de măsline, uleiul de peşte.

    Grăsimile hidrogenate: în timpul procesării industriale a alimentelor, unele grăsimi suferă un proces chimic numit „hidrogenare“,  prin care se modifica structura lor chimică.

    Grăsimile lichide devin astfel solide (de exemplu, uleiul, care este o grăsime lichidă, devine solid în margarină). Aceste grăsimi cresc nivelul de colesterol.

    Hidrogenarea este un procedeu tehnologic aplicat la nivel industrial, care implică în final adăugarea de hidrogen (H). Grăsimile vegetale devin semi-solide sau solide la temperatura camerei și tartinabile. Grav este însă că niște grăsimi de origine vegetală, sănătoase la început, sunt transformate astfel în grăsimi săturate artificiale.

    Aceste grăsimi sunt asemănătoare celor animale, dar sunt extrem de periculoase pentru sănătate.

    O grăsime polinesaturată - uleiul de floarea-soarelui, de exemplu - este transformată prin hidrogenare într-o grăsime saturată, apropiată de cea animală, dar obţinută în mod artificial. Lucrul acesta se răzbună, pentru că hidrogenarea artificială imprimă calităţi nutriţionale negative produsului. În procesul de hidrogenare, sunt generaţi acizi graşi TRANS, care constituie cauza bolilor cardiovasculare şi neurodegenerative.

    

    Ce este margarina?

    În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, untul se găsea tot mai greu. O echipă de cercetători americani porniţi pe căpătuiala a avut atunci ideea de a fabrica un produs asemănător cu untul, pornind de la unele uleiuri vegetale, precum cele de floarea-soarelui, de soia sau de răpită. Ei au încălzit uleiurile vegetale la 150 de grade C şi le-au adăugat hidrogen  în prezenţa unor catalizatori de nichel (!!!), ca să se întărească. A fost obţinut un produs alb, asemănător cu untul la consistenţă şi cu... plasticul (!!!) la structura moleculară.

    Produsul a fost denumit… margarina şi are singurul avantaj că… se poate întinde pe pâine.

    În timp, margarina a fost "îmbunătăţită", citeşte otrăvită, cu coloranţi, arome şi vitamine sintetice, mai nou cu aromatizanţi artificiali, care o fac să miroasă a lapte mai tare decât laptele.

    După criteriul biochimic avem:

→ lipide simple: gliceridele;

→ lipide complexe: lipoproteine.

    Gliceridele → lipid simplu rezultând din asocierea unui alcool, glicerolul şi unul sau mai mulţi acizi graşi. Gliceridele sunt constituite din trei feluri de substanţe după cum ele conţin un acid gras (monogliceride), doi acizi graşi (digliceride) sau trei acizi graşi (trigliceride).

Trigliceridele sunt principalii constituenţi ai produselor alimentare grase.

    Lipoproteine → combinaţii de proteine şi lipide (grăsimi) care au caracter hidrofil şi care joacă un rol important în metabolism, şi anume la transportul de lipide în ţesuturi şi în sânge.

    În grupa grăsimilor benefice, adică a celor nesaturate intra şi omega 3 - este o grăsime specială ce conţine acizi graşi nesaturaţi şi se găseşte în peste şi în uleiul de peşte. Seminţele de in, uleiul de in şi nucile conţin de asemenea acizi graşi Omega-3 şi în cantităţi mai mici şi uleiul de soia şi de canola.

    Grăsimile îndeplinesc un rol energetic în organism şi se folosesc la lupta acestuia contra frigului, intră în componenţa celulelor organismului, pot fi sintetizate din produsele intermediare ale metabolismului proteic şi glucidic, dar aceste grăsimi nu conţin acizi esenţiali. Grăsimile contribuie la absorbţia vitaminelor liposolubile, stimulează peristaltismul intestinal, eliminarea bilei, funcţia exocrină a pancreasului şi provoacă senzaţia de saţietate.

    Grăsimile se depozitează în jurul diferitor organe şi sub piele, constituind rezerve de energie pentru anumite situaţii (frig, efort fizic) sau circula în sânge.

    Depozitarea grăsimilor într-o cantitate mai mare decât necesităţile organismului duce la obezitate, iar creşterea cantităţii de lipide din sânge peste valoarea normală duce la hiperlipidemie, putând să apară ateroscleroza  (când lipidele se depun pe pereţii arterelor).

    Factorii nutritivi aduşi de grăsime sunt obţinuţi de organism prin procesul de digestie şi sunt reprezentaţi de acizi graşi şi glicerol.

    După traversarea peretelui intestinului subţire pătrund în sânge. Cum grăsimile nu sunt solubile în apă, pentru a putea să circule odată cu sângele sunt legate, „împachetate", la nivelul mucoasei intestinale cu mici particule de proteine, colesterol şi fosfolipide.

    Toate ţesuturile organismului, cu excepţia creierului, consumă preferenţial grăsimile sub formă de acizi graşi. Ca urmare, arderea acestora se face în cea mai mare parte în muşchii scheletici, în muşchii inimii, la rinichi şi, în mare parte, la nivelul ficatului.

    Cele mai importante tipuri de lipide sunt:

    a) Trigliceridele → sunt o formă de grăsime în sânge. Ele sunt principalele componente ale uleiului vegetal şi ale uleiurilor animale. Trigliceridele sunt formate dintr-o moleculă de glicerină combinată cu trei acizi graşi şi constituie cea mai mare parte a grăsimii digerate de oameni. Cei care sunt găsiţi cu valori mari ale trigliceridelorau adesea şi un nivel ridicat de colesterol total.

    Trigliceridelejoacă un important rol în metabolism ca surse de energie. Trigliceridele conţin de două ori mai multă energie decât carbohidraţii ori proteinele. Trigliceridele în număr ridicat pot contribui la îngroşarea arterelor ( ateroscleroza ), fapt care creşte riscul de accident vascular cerebral, atac de inimă şi alte boli cardiace.

    Organismul uman transforma mâncarea ingurgitata în calorii; foloseşte o parte dintre acestea în scopuri energetice, în timp ce restul sunt înglobate sub formă de trigliceride şi purtate de sânge prin corp, apoi depozitate sub formă de celule grase. Caloriile în exces se păstrează sub această formă, indiferent de tipul alimentelor pe care le consumi.

    b) Lipoproteinele → sunt forma de transport a lipidelor în organism, regăsite în plasma. Lipoproteinele deci, sunt substanţe din categoria lipidelor complexe, alcătuite din una sau mai multe grăsimi, în asociaţie chimică cu una sau mai multe  proteine.

    c) Fosfolipidele → grăsimile complexe care conţin fosfor. Aceste substanţe sunt lipide de constituţie, intrând în toate structurile celulare, de obicei legate de proteine, cu care formează  fosfolipoproteinele.

   

    II.2.1. Colesterolul → face parte din lipidele mai complexe. Colesterolul are două surse:

- o parte se formează la nivelul ficatului din grăsimile din alimentaţie (cea mai mare parte a colesterolului ;

- o parte provine direct din alimentele care conţin colesterol.

    Colesterolul circula prin organism legat de o proteină (proteină transportoare). Acest ansamblu de proteina - colesterol se numeşte lipoproteina. Lipoproteinele pot fi, fie cu densitate ridicată, fie cu densitate scăzută, în funcţie de cantitatea de proteina şi grăsime conţinută.

    Organismul îşi fabrica singur atât colesterol cât îi este necesar şi nu are nevoie de nici un aport alimentar de colesterol. Dacă alimentele consumate conţin o cantitate prea mare de grăsimi, apar depunerile de colesterol pe vasele de sânge. Nivelul crescut al colesterolului in sânge se numeste hipercolesterolemie.

    Există mai multe tipuri de lipoproteine. Cu importanţă practică sunt două dintre ele:

- LDL (low density lipoproteins), numit şi colesterolul "rău", transportă cea mai mare parte a colesterolului în sânge şi reprezintă sursă pentru formarea leziunilor aterosclerotice ce duc la îngustarea vasului de sânge. Cu cât este mai mare LDL cu atât mai mare este riscul de boală cardiacă!

- HDL (high density lipoproteins), numit şi colesterolul "bun", transportă colesterolul din diverse părţi ale organismului înapoi la ficat, ceea ce duce la înlăturarea lui din organism, deci la protejarea vasului de sânge.

    Cu cât este mai mic HDL cu atât este mai mare riscul de boală cardiacă!

    Dacă există un nivel crescut al TG atunci cu mare probabilitate există asociate o creştere a LDL şi o scădere a HDL.

    În general, scăderea colesterolului nu are importanţă mare pentru organism. Acest lucru se întâmplă în cazul subnutriţiei şi după eforturi fizice intense care consumă o parte din colesterol.

    În bolile ficatului, organ care sintetizează colesterolul, scăderea acestuia este un indiciu de reducere a funcţiei ficatului (insuficientă hepatică, ciroza hepatică).

    Colesterolul mai poate creşte şi în insuficienţa glandei tiroide, glanda a cărei hormon are rolul de a "arde" substanţele grase.

    Dacă colesterolul crescut apare la o vârstă mai tânără şi rămâne permanent crescut, riscul de a produce modificări cardiovasculare este mare.

    Excesul de colesterol din sânge se depune pe pereţii arterelor contribuind la formarea aterosclerozei. La unele persoane colesterolul se depune şi sub piele, mai ales la fată sub formă de pete gălbui (xantom).

    Multe persoane confunda starea de obezitate cu un colesterol mare neştiind că acesta nu se găseşte în grăsimea corpului, ci în sânge şi în unele organe.

    Valorile normale ale colesterolului depind de vârsta, de factorii de risc asociaţi, precum şi de patologia fiecărui pacient în parte. În general, se considera că pentru adulţi valorile optime pentru colesterolul total, LDL, HDL şi trigliceride sunt:

•   Colesterol total < 190 mg / dl

•   LDL colesterol < 115 mg / dl

•   HDL colesterol > 60 mg / dl

•   Trigliceride < 150 mg / dl

    Deci, este important de reţinut faptul că nu exista o singură valoare normală a lipidelor din sânge!

   

    II.3.  Glucidele

   Se mai numesc şi hidraţi de carbon, carbohidraţi sau zaharide (conform Nomenclatorului Internaţional de Chimie, doar denumirea de "glucide" este oficial acceptată), sunt substanţe de bază în organizarea materiei vii. În lipsa totală a glucidelor, celulele nu pot supravieţuii mai mult de 20 de ore. Carbohidraţii conţin doar trei elemente chimice minerale; carbon (C), oxigen (O) şi hidrogen (H).     Carbohidratii provin aproape exclusiv din produse de origine vegetală. Singurele produse animaliere care îi conţin în cantităţi mai mari sunt mierea şi laptele.

Energia sau caloriile din mâncare provin din 3 mari substanţe organice: proteine, lipde şi carbohidraţi. Aceste substanţe sunt necesare în antitati suficient de mari aşa încât să susţină metabolismul şi funcţiile organismului. În plus, organismul are nevoie şi de vitamine şi minerale care, deşi, vitrale pentru organism, nu furnizează acestuia energie sau calorii.

    Clasificare:

     a) După origine:

  - glucide de origine vegetală (fructoza, zaharoza, amidonul, etc);

  - glucide de origine animală (glicogenul).

    b) După valoarea energetică:   

  - glucide energetice (glucoza - este principalul donor de energie la om, lactoza, amidonul, etc.);

  - glucide neenergetice (celuloză, pectinele, amidonul rezistent, etc.).

    c) După structură chimică:

  -  monoglucide (carbohidraţi formaţi dintr-o singură moleculă);

  - oligoglucide (hidraţi de carbon care au în structura lor mai multe resturi (2 – 6) de monoglucide);

  - poliglucide (zaharide cu structură ramificată care pot conţine zeci, sute sau mii de resturi monoglucidice).

    Dintre glucide, cea mai investigata este glucoza. Ea este forma sub care circulă glucidele în organism.

    Glucoza rezulta din digestia carbohidraţilor şi din conversia hepatică a glicogenului în glucoză. Glucoza este un furnizor indispensabil de energie care susţine activitatea celulară. Cei doi hormoni care reglează în mod direct nivelul glucozei în sânge sunt glucagonul şi insulina. 

    Glucagonul accelerează conversia glicogenului în glucoză şi determină astfel creşterea glicemiei.       Insulina creşte permeabilitatea membranelor celulare la glucoză, transporta glucoza în celule (pentru metabolism), stimulează formarea glicogenului şi reduce concentraţia glucozei din sânge.

    Ficatul asigura 90 % din gluconeogeneza, iar rinichiul 10 %.

   

    II.4. Fibrele

   Fibrele sunt substanţe de balast, care se găsesc numai fructe, legume şi cereale. Nu se găsesc niciodată fibre în produsele de origine animală (carne, ouă, lapte, peste etc.), oricât de convingătoare ar fi reclamele producătorilor.

    Deşi în categoria fibrelor intra numeroşi compuşi cu efecte variate asupra organismului, toate au în comun două caracteristici: se găsesc numai în alimentele de origine vegetală şi nu pot fi descompuse de către enzimele aflate în sistemul digestiv al omului. În timp ce alimentele de bază sunt aproape în totalitate descompuse şi absorbite în intestinul subţire, fibrele vegetale ajung în intestinul gros aproape intacte.

    Fiind nedigestibile, acestea nu contribuie cu nutrienţi şi în consecinţă, nu hrănesc organismul. Acesta a fost şi motivul pentru care ani de-a rândul, nimeni nu s-a gândit că îndepărtarea fibrelor din alimentele de bază ar putea avea vreun efect negativ, de unde şi popularitatea pâinii albe, fără tărâţe, asupra celei cu tărâţe.

    Fibrele vegetale pot fi împărţite în două mari categorii: solubile şi insolubile. Fibrele solubile includ printre altele pectina şi hemiceluloza, şi se găsesc în fructe, legume, seminţe, orez nedecorticat, orz, ovăz şi tărâţe de ovăz.

    Fibrele solubile nu ajută atât de mult la pasajul alimentelor prin intestin, ci au cu totul alt rol, de altfel foarte important şi anume, acestea previn sau reduc absorbţia unor anumite substanţe în curentul sanguin. De exemplu, reţin intrarea glucozei în sânge - un factor foarte important pentru diabetici - şi reduc nivelul colesterolului din sânge.

    Fibrele insolubile includ printre altele celuloză, hemiceluloza şi lignina. Acestea au o putere mare de absorbţie şi se expandează în intestinul subţire asemenea unui burete.

    În general se găsesc sub forma celulozei şi a ligninei în grâne şi tărâţele acestora, în coaja seminţelor, fructelor şi legumelor.

    Fibrele insolubile joacă un rol important în constituirea bolului fecal, în reglarea dezordinilor digestive şi în prevenirea cancerului de colon.

De retinut: proteinele, lipidele, glucidele si fibrele sunt substante organice. Primele trei sunt cunoscute si ca biomolecule organice.

SUBCAPITOLUL III

ALTE NOŢIUNI

  

    III.1. Caloriile

    Ca măsură etalonată, caloria se defineşte ca fiind cantitatea de căldură necesară ridicării cu un grad a unui gram de apă. Această unitate de măsură, pentru alimentaţie şi metabolism, reprezintă doar un etalon, purtând, în limbajul comun, denumirea de calorie mică.

   Multiplul caloriei, kilocaloria (1000 calorii a 1 kilocalorie), a fost introdus ca unitate de măsură pentru estimarea energiei potenţiale a surselor de hrană, precum şi a energiei metabolice a organismului. Kilocaloria se mai numeşte, în limbajul uzual, calorie mare. Caloria mare se notează cu Cal sau, mai corect, cu Kcal iar caloria mică cu cal. Se cunoaşte că în medie, un gram de proteine are 4,1 Kcal, glucidele ( carbohidraţii ) 4,2 Kcal / g. iar lipidele au o valoare energetica de 9,3 kcal / g.

    În afară de apă, primă necesitate a copului nostru, este energia. Când corpul are nevoie de energie, apare foamea. Cantitatea de energie de care avem nevoie şi pe care o folosim se măsoară în calorii.

   Viteza la care folosim energia se numeşte rata metabolică. Rata metabolică de bază (BMR) este numărul de calorii pe care le folosim doar pentru a exista (respiră, pompa sângele prin corp, etc) şi reprezintă aprox 70 % din totalul energiei folosite. Cu cât este mai crescută valoarea BMR, cu atât slăbeşti mai uşor. Adică, cu cât corpul consuma mai multă energie cu atât poţi mânca mai mult fără să iei în greutate.

    Privită strict, valoarea medie a BMR pentru o persoană este 1,1 calorii la 1 kg greutate corporală, pe oră. Deci, dacă o persoană cântăreşte 70 kg, va consuma aproximativ 77 calorii pe oră sau 1850 de calorii pe zi, nefăcând nimic.

    Un constituent nutritiv (proteină, carbohidrat sau lipid) traversează obligatoriu câteva etape pentru a deveni energie: este digerat, absorbit, transportat la ficat sau la celule, descompus în principii nutritive, apoi metabolizat conform schemelor proprii.

Atunci când nevoile energetice nu sunt satisfăcute de ingestia de alimente, apare senzaţia de foame, iar organismul intră într-o stare catabolică (consum din rezervele proprii); când ingestia depăşeşte necesităţile, are loc faza anabolică (de creştere a rezervelor sale).

Prin arderea (metabolizarea) unui gram de proteine rezultă cam 4,1 calorii (măsură pentru energie, caloria înseamnă cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un litru de apă cu un grad, între 0⁰C şi 100⁰ C), a unuia de glucide cam 4,1 calorii, iar a unuia de lipide cam 9,3 calorii.

    

    III.2. Vitaminele

    Reprezintă o clasă de substanţe organice de origine în general exogena (alimentară) cu structuri chimie foarte variate, care sunt indispensabile organismului uman şi care, în cantităţi foarte mici, asigura creşterea, dezvoltarea şi funcţionarea normală a acestuia. Termenul de vitamine nu cuprinde alţi nutrienţi esenţiali cum ar fi mineralele, acizii graşi esenţiali sau aminoacizii esenţiali.

    Mineralele sunt elemente nutritive necesare organismului pentru a funcţiona corespunzător şi pentru a se menţine puternic. Un număr mare de persoane considera că vitaminele şi mineralele sunt unul şi acelaşi lucru; însă nu este aşa.

    Mineralele, ca şi vitaminele, sunt nutrienţi importanţi care se găsesc în produsele alimentare; principala diferenţa constă în faptul că vitaminele sunt substanţe organice (conţin elementul carbon) şi mineralele sunt substanţe anorganice.

    Vitaminele au fost descoperite de către biochimistul C. Funk care a constatat că alimentele conțin anumiți factori esențiali în menținerea sănătății. El a denumit acești factori vitamine, cuvânt care provine de la cuvântul latin vită (viața) și amine - compuși care conțin azot. Termenul a rămas în literatura de specialitate, deși unele vitamine nu conțin azot.

    Vitaminele, prin moleculele lor, nu eliberează energie şi nu au nici roluri plastice, însă sunt esenţiale în generarea acesteia. Deoarece majoritatea vitaminelor nu pot fi sintetizate de către organism, acestea sunt procurate fie prin alimentaţie, fie prin medicaţie.

    Sursa primordială furnizoare de vitamine pentru om o reprezintă plantele şi produsele acestora. O sursă secundară de vitamine o constituie flora bacteriană localizată în intestinul gros şi care sintetizează anumite vitamine pe care le furnizează organismului.

    Vitaminele alaturi de sarurile minerale si de hormoni constituie grupa catalizatorilor, care sunt substante fara randament energetic, dar in absenta lor este imposibila desfasurarea anumitor reactii bio-chimice.

    Există 13 vitamine esenţiale (lipsa lor afectează funcţionalitatea normală a organismului): A, C, D, E, K, tiamina (B1), riboflavina (B ), niacina (B3), acidul pantotenic B5, biotina, vitamina B6, vitamina B12, acidul folic.

    Vitaminele sunt grupate în două categorii:

   - liposolubile → acestea depozitându-se în ţesuturi liposolubile şi în ficat. Acestea sunt: retinolul (vitamina A), calciferolul (vitamina D), tocoferolul (vitamina E), filochinona (vitamina K).
    

    - hidrosolubile → pe care organismul le foloseşte imediat, altfel se pierd prin urina. Singura vitamina hidrosolubilă ce poate realiza depozite este vitamina B12 (la nivel hepatic), aceste depozite menţinându-se ani de zile.

  Acestea sunt: acidul ascorbic (vitamina C), tianina (vitamina B1), riboflavina (vitamina B2), piridoxina (vitamina B6), acidul nicotinic, niacina (vitamina PP), ciancobalamina (vitamina B12), acidul folic, folacina, acidul pantotenic (vitamina B3), biotina (vitamina H).

    Vitaminele liposolubile sunt solubile în lipide şi insolubile în apă, iar utilizarea (digestia şi absorbţia lor) depinde de capacitatea organismului de a procesa lipidele alimentare.

    Vitaminele hidrosolubile se absorb în proporţii mari din tubul digestiv, însă au nevoie de prezenţa acidului clorhidric în sucul gastric. Excesul lor este eliminat urinar, organismul nerealizând, cu o singură excepţie, deja amintită, depozite. (în caz de insuficiențe, carențele lor apar foarte repede).

 

     III.3. Radicalii liberi

    Radicalii sunt grupări de atomi care rămân nemodificate (nu suferă transformări) pe parcursul reacţiilor chimice obişnuite. Exista radicali ai acizilor si radicali ai bazelor.

    Radicalii liberi pot fi definiţi ca atomi sau molecule ce conţin în structura lor un  electron neîmperecheat. Aceşti electroni au o energie ridicată ceea ce determina instabilitatea atomului/moleculei care îi conţin.

    De fiecare dată când un radical liber (provenind, spre exemplu, de la reziduurile toxice din mediul înconjurător) atacă o moleculă normală pentru a-i sustrage un electron, molecula îşi modifica în urma acestui proces proprietăţile iniţiale, transformându-se la rândul ei în radical liber. O celulă mutilată în acest fel la nivel molecular îşi pierde funcţiile de bază, transformându-se într-o sursă de noi radicali liberi, gata să atace alte celule şi denaturându-le funcţiile. Se generează astfel un lanţ necontrolat de reacţii biochimice dăunătoare pentru organism, cu repercursiuni foarte grave în timp.

    Din punct de vedere al naturii elementului care conţine electroni neîmperecheaţi, radicalii liberi pot fi clasificaţi în:

    1. Radicali liberi ai oxigenului → factorul principal care determină creşterea intensităţii formării radicalilor liberi este activarea oxigenului. Datorită prezenţei acestui element nu numai în atmosferă, dar şi în aproape toate substanţele care compun organismul, interacţia radicalilor liberi cu oxigenul este inevitabilă.

    Prezenţa radicalilor liberi în organism este firească în timpul metabolismului normal – aceştia contribuie la distrugerea şi eliminarea bacteriilor şi viruşilor care atacă organismul, dar ajung la concentraţii prea mari datorită fumului de ţigară inspirat, al aerului poluat, chiar şi prin intermediul alimentelor.

    Acele procese metabolice care ajuta la producerea de energie suplimentară, prin oxigenarea intensă a ţesuturilor şi arderi rapide, favorizează creşterea nivelului de radicali liberi de oxigen.Toate ţesuturile şi organele sunt supuse acestei agresiuni a radicalilor, creierul în mod special – acesta este compus pe jumătate din grăsime, lucrează fără oprire şi are nevoie de aflux sporit de sânge şi oxigen.

    Radicalii liberi din corpul nostru provin în primul rând de la procesele de oxidare derulate în organism pe fond de stres şi stări emoţionale negative, dar şi de la toxicele de tot felul provenite din exterior şi ajunse în corp pe diferite căi (alcool, tutun, medicamente, droguri, poluare, malnutriţie).

    Deşi oxigenul molecular este indispensabil pentru viaţă, în acelaşi timp el are un efect negativ, cunoscut ca toxicitatea oxigenului, determinată de formarea unor specii reactive.

    Există un număr mare de surse endogene ale speciilor reactive ale oxigenului, dar şi surse exogene care produc SRO (speciilor reactive ale oxigenului), printre acestea incluzându-se: smogul fotochimic, medicamentele anticanceroase, radiaţiile ionizante şi ultraviolete, existenta ionilor metalici tranziţionali (Fe, Mn, Pd).

    2. Radicali liberi ai azotului → oxidul nitric (NO) este o moleculă unică (gazoasă) care acţionează fie ca oxidant, fie ca reducător, în funcţie de moleculele ţintă. NO nu este o specie chimică agresivă aşa că el nu ataca moleculele la o rata semnificativă.

    S-a arătat că NO joacă un rol important în  funcţiile patofiziologice ale sistemului vascular. Se ştia iniţial ca NO potenta vasodilataţia ca răspuns la activitatea ischemică. Totuşi, experienţele au arătat că NO are numeroase  funcţii: vasorelaxarea dependenta de endoteliu, inhibiţia agregării şi adeziunea  plachetelor, reducerea aderentei şi agregării neutrofilelor la  endoteliul vascular.

    În plus, NO, ca un potenţial vasodilatator endogen, cauzează relaxarea  musculaturii netede. S-a demonstrat, de asemenea, că NO inhiba sinteza ADN, funcţiile  mitocondriilor şi ale ribonucleotid reductazei.

    Dereglarea producerii NO poate juca un rol în patogeneza câtorva boli cardiovasculare  incluzând: hipertensiunea, ateroscleroza, neoxigenarea post-ischemica, inflamaţii acute sidepresiile miocardice asociate cu şocul septic.

    Astăzi exista însă prea multe surse noi, atât interioare cât şi exterioare, de radicali liberi, pe care mecanismele naturale de apărare ale organismului nu le mai pot stăpâni.

    - Sursele interne de radicali liberi sunt procesele de acidoza metabolică declanşate în organism ca urmare a stresurilor prelungite şi acumulării de emoţii negative persistente.

    - Sursele externe de radicali liberi includ radiaţia nucleară, razele X şi microundele, metalele toxice ca aluminiul şi cadmiul din apă potabilă, smogul, aditivii alimentari chimici, fumul de ţigară, gazele de eşapament (în special compuşii cu plumb) şi, poate cea mai semnificativă, uleiurile vegetale hidrogenate omni-prezente în preparate uzuale precum margarina de consum.

    Aceste grăsimi artificiale se oxidează în clipa în care intra în contact cu aerul şi continua acest proces în interiorul organismului, producând un lanţ de reacţii de mutilare la nivel molecular care distrug celulele şi funcţiile vitale cu o viteză superioară capacităţii de apărare a organismului. Toate substanbtele enumerate mai sus produc radicali liberi atunci când sunt oxidate (combinate cu oxigenul) şi descompuse.

    În ceea ce priveşte alimentaţia, toate uleiurile vegetale hidrogenate sunt adevărate bombe cu radicali liberi care explodează în momentul în care le consumaţi. Acestea includ margarina, sosurile îmbuteliate pentru salate, uleiurile de gătit, cremele fără lapte. Deoarece temperatură înaltă accelerează procesul de oxidare, toate alimentele îndelung ţinute pe foc au un conţinut deosebit de ridicat de radicali liberi. În opinia doctorului Harman şi a altor oameni de ştiinţă, oxidarea grăsimilor nesaturate în organismul uman este principala cauză a patologiei celulare asociate procesului de îmbătrânire.

    Substanţele chimice capabile să lupte împotriva radicalilor liberi se numesc antioxidanţi.

      

  III.4.  Antioxidanţii

    Antioxidantii sunt substantele care apara organismul de efectele daunatoare ale unor molecule denumite "radicali liberi", care se acumuleaza in organism si sunt daunatori.

    Antioxidantii includ vitamine (vitamina A si precursorul ei, betacarotenul E), minerale, (seleniu) si flavina, care se gasesc in plante. Cele mai importante surse de antioxidanţi sunt fructele şi vegetalele; flavinele se găsesc în fructe, vin roşu şi unele tipuri de ceai. Specialiştii cercetează în prezent efectele antioxidanţilor în prevenirea unor boli. Acestea au o capacitate de absorbţie a radicalilor liberi (ORAC).

    Sunt mai mult de 300 de teorii care explica fenomenul îmbătrânirii. Dintre toate teoriile, teoria radicalilor liberi în îmbătrânire,  postulată pentru prima dată de Harman, este cea mai întâlnită şi larg testată şi este bazată pe natura chimică şi prezenţa permanentă a  radicalilor liberi. În ambele cazuri ale lezării ADN-nuclear, precum şi cel mitocondrial,  radicalii liberi induc stressul oxidativ în celule. Postulatul teoriei îmbătrânirii este bazat pe reacţiile radicalilor liberi, implicate în producerea modificărilor datorate îmbătrânirii. Aceste modificări sunt asociate cu mediul înconjurător, boala şi procesul îmbătrânirii intrinseci.

 

     III.5. Depurarea si detoxifierea

    Principiile sau metodele prin care se realizează, mobilizarea şi evacuarea (epurarea) din organism a toxinelor şi a substanţelor nefolositoare (deşeuri, celule aberante sau uzate, alergeni, etc. ), se numesc depurative.

    Se ştie că în corpul omului se acumulează multe substanţe nespecifice, atât în mod direct - ca o consecinţă a unei hraniri nesanatoase, cât şi în mod indirect - din cauza unui metabolism incomplet, caz în care produşii de dezasimilaţie (cataboliţii) pot stagna în organism. O slabă epurare a compuşilor nespecifici, poate avea loc şi atunci când funcţiile excretorii nu lucrează adecvat.

    Detoxifierea reprezintă doar o parte a procesului de depurare.

    În urma administrării de medicamente sau de alimente în corp, pătrund diferite substanţe toxice. Toxinele mai pot pătrunde pe calea aerului (spor de mucegaiuri, poluanţi, fum de ţigară), prin apă sau pot rezulta din activitatea microorganismelor. O altă cale de generare a toxinelor o reprezintă metabolismul defectuos.

    Pentru organism, nu numai toxinele reprezintă un pericol, ci şi anumite substanţe nevătămătoare în mod obişnuit, dar pe care organismul nu le consideră a fi proprii. În această categorie, pe lângă alergeni, mai intră o serie de elemente biologice şi chimice (celule anormale sau îmbătrânite, corpi cetonici, unele combinaţi chimice ale hormonilor, zaharoza din sange, etc.). Toţi aceşti compuşi, toxicologici sau netoxicologici, poartă denumirea de substanţe nespecifice organismului, metodele depurative având scopul eliminării lor.  De aceea, depurarea este mai mult decât detoxifiere.

    Căi de eliminare a substanţelor nespecifice din corpul omului

    Substanţele nespecifice se pot acumula în celulele ţesuturilor, în limfă sau în sânge.

    Depurativele, mobilizează aceşti compuşi, direcţionându-i spre fluxul sanguin şi de aici în urma unui proces de epurare, prin excreţie, eliminându-se din corp.

    Eliminarea substanţelor nespecifice se poate face pe cale:
- renală (se elimină prin urină);
- intestinală (se evacuează prin scaun);
- cutanată (prin transpiraţie);
- pulmonară (compuşii volatili se eliberează la expiraţie).

  

   III.6. Componentele chimice ale produselor alimentare

    Toate produsele alimentare, fie de origine animală sau vegetală, conțin substanțe organice (glucide, proteine) și anoganice (minerale), azotate și neazotate, vitamine. Pe lângă acestea mai avem și alte categorii care nu au fost puse în discuție în paginile anterioare. Astfel, avem:

    a) Acizii alimentari

    Produsele alimentare conţin în mod normal acizi organici ca atare sau sub formă de săruri acide: acid acetic, formic, citric, lactic, tartric, succinic, izosuccinic, etc. Unii acizi anorganici (acid fosforic şi carbonic) sunt adăugaţi în produsele alimentare în scop de acidulare (băuturi răcoritoare). Acidul clorhidric, sulfuric sau azotic nu sunt specifici produselor alimentare fiind toxici.

    Conţinutul total în acizi şi săruri acide reprezintă aciditatea totală.

    Acest indicator  poate fi folosit pentru determinarea gradului de prospeţime al produselor deoarece toate formele de alterare (fermentaţii, putrefacţii,oxidări, procese de descompunere) se soldează cu creşterea conţinutului în acizi.

    Sunt adaugati alimentelor pentru a da gust mai acrisor dar mai au si efect conservant.

    În industria alimentară acizii sunt folosiţi ca aditivi alimentari pentru intensificarea gustului (acidul citric, tartric), ca agenţi de conservare întrucât inhibă dezvoltarea bacteriilor de putrefacţie sau a unor germeni patogeni (acidul acetic, acidul lactic) sau pentru acidularea băuturilor răcoritoare (acidul fosforic şi acidul carbonic).

    b) Pigmentii

    Culoarea produselor alimentare se datorează prezenţei unei game variate de substanţecolorate denumite pigmenţi. Acestia pot fi substanţe naturale sau de sinteză chimică.

În colorarea produselor vegetale sunt implicaţi pigmenţii clorofilieni (verde), carotenoidici  (galben-portocaliu), flavonici (galben-xantina), autocianici (roşu, violet, albastru). Pigmenţi de origine animală sunt hemoglobina, mioglobina, bilirubina, biliverdina, etc.

    c) Aditivii alimentari

    Substanţe cu sau fără valoare nutritivă care se utilizează înscopul îmbunătăţirii caracteristicilor organoleptice ale produselor alimentare, creşterii duratei de valabilitate sau pentru a permite aplicarea unor tehnologii avansate de prelucrare. Aditivii alimentari sunt obţinuţi din surse naturale sau prin sinteză chimică.

    Pe teritoriul UE utilizarea aditivilor este standardizată existând sistemul de codificare (E200, E325, E123, etc.) care permite recunoaşterea lor indiferent de limba în care este redactată eticheta produsului alimentar garantând faptul că aceştia fac parte din lista aditivilor autorizaţi.

    Principalele grupe de aditivi alimentari sunt:

  - conservanţi → substanţe care prelungesc durata de păstrare a alimentelor din cauza proprietăţilor  bacteriostatice şi bactericide (acid benzoic, benzoat de sodiu, acid sorbic, sulfit, metasulfit şi bisulfit de sodium, etc.);

    - antioxidanţi → substanţe care protejează împotriva oxidărilor - râncezirea grăsimilor, schimbarea culorilor (tocoferolii, esterii acidului galic, butyl-hidroxianisolul, butyl-hidroxitoluenul);

    - acidifianţi → substanţe care cresc aciditatea unui produs alimentar unele putând să îi confere gust acru ( acid citric, tartaric, lactic );

    - substanţe – tampon→ substanţe care reglează şi menţin pH – ul specific alimentului (E331- E333, E335 - E 337, etc. );

    - antispumanţi → substanţe care reduc şi previn formarea spumei (E465, E900A, ulei din nucă de cocos);

    -  emulsificatori →s ubstanţe care formeaza un amestec omogen (E332, E470, E473);

    -  agenţi de gelifiere → substanţe care permit şi ajută la formarea gelurilor;

  - stabilizatori → includ substanţe care permit menţinerea proprietăţilor fizico - chimice ale alimentelor, menţinând omogenitatea dispersiilor, culoarea şi substante de îngroşare  (măresc vâscozitatea alimentelor );

    - agenţi de afânare → substanţe care contribuie la creşterea volumului alimentelor fără a modifica valoarea energetica;

    - antiaglomeranţi → substanţe care reduc tendinţa particulelor individuale dintr-un aliment de a adera una la cealaltă (E 500, E 503, E 504, E 530, E 550, etc.);

  - amelioratori de culoare şi de gust → substanţe care îmbunătăţesc culoarea şi gustul produselor alimentare (tartrazina, nitriţii respectiv aspartam, ciclamaţi, zaharina);

    - amelioratori de aromă → substanţele aromatizante pot fi naturale (obţinute prin prin procese fizice, enzimatice sau microbiologice din materii prime de origine vegetală şi animală), identic naturale (asemănătoare ca şi compoziţie chimică cu aromele naturale, componentele fiind obţinute prin sinteză) şi artificiale (au structură diferită de cele anturale şi se obţin prin sinteze);

 - amelioratori de textură → substanţe care se folosesc pentru a îmbunătăţi/menţine consistenţa produselor alimentare (agar-agar, alginat de sodiu);

  - enzime → folosite în industria alimentară – glucoamilaze, alfa - amilazele carbohidraze, avianpepsin, amiloglucosidaza, catalaza, celulaza, chimosin B, glucosoizomeraze, hemicelulază, lipază.