.

I

.

Corpul nostru este alcittuit

din componente chimice

minuscule, denumite atomi -5i

molecule. Toate procesele

organismului, -5i deci supra-vietuirea noastrit, depind de

reactiile dintre aces tea.

s untem construiti In principal dip sub-

stante chimice care ajung In organism

prin hrana. Dintre acestea, apa repre-zinta cea mai mare componenta a dietei noas-tre. Consumam aproximativ doi litri de apa pezi, din lichidele ~i din mancarea pe care oconsumam. in ceea ce prive~te greutatea, cor-pul uman este constituit din 70% apa ~i doar30% masa solida. Pe langa elementele pe carele contine apa -hidrogen ~i oxigen -cele maiimportante sunt carbonul, nitrogenul ~i cal-ciul. Exista destul carbon In organism pentrua umple 9000 de creioane. Exista de asemeneacantitati mici, dar esen1;iale, din alte elemente,printre care sodiu, potasiu, clor, fosfor, cupru,zinc, fier, magneziu, mangan ~i iod.

Materialele solide din organism sunt de treifeluri: proteine, hidra1;i de carbon ~i lipide.Acestea sunt substante chimice organice -

adica componente ce con1;in carbon, majori-tatea cu atomi de carbon lega1;i In lanturi sauinele. Deoarece se formeaza 1:n mod naturaldoar la fiintele vii, acestea se numesc substantebiochimice. Proteinele sunt componentelestructurale principale ale celulelor, formandpielea ~i carnea. Hidra1;ii de carbon ~i lipidele

O Arginina este unul dintre aminoacizii"esen,iali" care nu pot fi produ~i deorganism, ~i trebuie deci extra~i din alimente.Din cei 22 de aminoacizi, opt se ob,indin alimente.

O Cristale de vitamina A, substan'a pe careo ob,inem din lapte, unt, ficat ~i legumeverzi. In organism, vitaminele se comporta cani~te coenzime, ce leaga o enzima desubstan,a asupra careia ac,ioneaza, sauinlocuiesc unul dintre produ~ii reac,iei.

sunt surse importante de energie. in organismexista ~i moleculele anorganice simple carecontin clorura de sodiu, sau sarea comuna,fluorura de potasiu ~i acidul clorhidric.

Mancarea -combustibilulnostru

Ca orice ma~ina, organismul are nevoie deenergie pentru a functiona. Aceast:l energieeste folosit:l 1n actiunile musculare ~i pentru acrea noi substante biochimice necesare pentrucre~tere ~i pentru refacerea celulelor ~i a tesu-turilor. Energia este de asemenea necesara pen-tru a mentine temperatura corpului constanta.

69

CHIMIA ORGANISMELOR

O Enzima ~i substratul asupra caruiaac~ioneaza, lasand urme ( 1 ). Enzimascindeaza substratul (2), iar produ~ii sunt

elibera~i (3).

O Un compus chimic de forma substratu-lui poate bloca enzimele, oprindu-le

func~ionarea.

O Vitamina, ce joac3 rolul de coenzim3, seal3tur3 unui substrat, potrivindu-1 in supra-fa'a enzimei. Cand substratul se desprinde,coenzima este eliberat3 ~i refolosit3.

comportandu-se asemenea unui catalizator alunui singur tip de reactie chimica. De exemplu,o singurn enzima ajut.I la descompunerea hi-dratului de carbon numit zaharoz:1 (zaharulob~nuit), in glucoz:1 ~i fructoz:1. Enzima nu estemodificat.I in timpul acestlii proces ~i poate firefolosit.I continuu, uneori uimitor de rapid.

in digestie, o singurn molecula de enzimaefectueaza aceea~i reactie de 100.000 ori pesecunda. Moleculele de enzime functioneazadoar in conditii specifice, una dintre ele fiindtemperatura de 37°C. Unele enzime nu contindoar proteine, ci ~i alte substante chimice,

elibecind treptat energie. Un gram de pro-teine sau de hidrati de carbon produce 4,1kilocalorii de energie, iar un gram de lipideproduce 9,2 kilocalorii. O persoan~ adult~ detalie medie are nevoie de aproximativ 3.300de kilocalorii pe zi. Dintre acestea, 3.000 sunteliberate sub fo11Il~ de c~ldurn, l~sand 300pentru alte scopuri. C~ldura, dispersata incorp prin sange, mentine temperatura corpu-lui 1n jurul valorii de 37°C.

Toate reactiile metabolice sunt controlate deproteine speciale, denurnite enzime. Existapeste 1000 de tipuri diferite de enzi11!e, fiecare

O in organism, -

moleculele mici desubstan1e nutritivepatrund intr-o celulaprintr-un procesnumit difuzie.Moleculele dintr-ozona cu concentra1ieridicata din afaraunei celule, trec prinmembrana celularaspre interior, undeconcentra1ia esterelativ scazuta.

Lu~m energia din man<;area pe <;are o <;on-surnam. cand o bu<;atl de <;~rbune este ars:l,a<;esta se <;ombina rapid ru oxigenul ~i ernarulenergie sub fonna de alldura intens~. jn orga-nism, <;ombustibilul, sub fonna de alimente, se<;ombin~ 1ntr-un mod rnai lent <;u oxigenul dinaer, astfel 1n<;at energia eliberatl nu poateprovoca ardere. Pentru a ajunge la <;elule, ali-mentele trebuie f~ramitate 1n molerule mici, <;epot s~ trea<;~ prin pereJ;ii intestinali, s:I <;irruleprin sange ~i s~ p~trunda prin membranele<;elulare. A<;easta se realizeaz~ prin procesele<;hirni<;e de digestie. Proteinele sunt des<;om-puse 1n aminoacizi, hidraJ;ii de <;arbon Ii1zaharuri, iar lipidele 1n gli<;eride ~i substantedenumite a<;jzi gra~i. Oxigenul este transportatla <;elulele din pl~mani prin globulele ro~jj dinsange. A<;estea prezintl pigmentul <;e <;onJ;inefier, hemoglobina, la <;are se ata$eaz~ oxigenul.

MetabolismulRea<;J;iile bio<;himi<;e, <;u rol1n des<;ompunereamolerulelor 1n altele rnai simple, sunt <;unos-<;ute sub numele de <;ataboli<;e. Rea<:J;iile <;eimplial sinteza sau <;rearea de molerule <;om-plexe, <;urn ar fi lipidele, sunt anaboli<;e.Impreurul, a<;este rea<;J;ii formeaz~ metabolis-mul <;orpului, sistemul s~u de procese <;himi<;e.

Man<;area fumizeaz~ substantele folosi-toare, sau nutritive, materiile prime ale meta-bolismului. jn interiorul <;elulelor, substantelenutritive se <;ombin~ In<;et <;u oxigenul,

70

O in urma digestiei,substan,ele nutritivesunt raspandite insange ~i in vase lelimfatice ale

proeminen,eloralungite (cili) pepere,ii intestinuluisub'ire, iar apoi seindreapta spre celuleindividuale.

.t

O Adipocite umane-celule adaptateinmagazinarii grasi-milor -se comportaca izolator al inma-gazinarii de energie,reducand pierdereade caldura. Celuleledin imagine se aflape o suprafa,a cuglobule ro~ii, saueritrocite. Imaginea-colorata fals -estemarita de peste 800de ori.

fosforic (ATP). Folosirea suhstantelor nutritivepentru producerea de energie se nume~te cata-holism. Pentru a crea noi proteine sau alte sub-stante hiochimice, o parte din ATP este consu-rnat de celule Intr-un proces nurnit anabolism.

Reactiile celulare folosesc A TP rnai multdecat produc, de aceea stocul de ATP trehuierefacut mereu prin hranire. Cele rnai irnpor-tante reactii consurnatoare de energie implicasinteza de proteine. Majoritatea proteinelorsunt necesare pentru crearea de noi celule. Deexemplu, celulele sangelui ~i ale pielii traiesccateva saptamani sau luni, dar In fiecarerninut, celula medie produce In jur de 3500 demolecule de proteine pentru celulele noi.

O Sinteza de proteine in interiorul uneicelule. Reticulul endoplasmatic (ro~u) estepresarat cu ribozomi (alba~tri). Reticululendoplasmatic consta din membrane perechi.cu ribozomi. unde are loc sinteza de pro-teine. acoperind suprafe,ele exterioare aleacestora. Continuarea procesului poate avealoc in spa'iul dintre membranele perechi.

O Producerea ~i ac,iunea lizozomilor, micicorpuri delimitate prin membrane, ce con,inenzime care pot descompune moleculele dehrana. Acest proces are loc in momentul incare lizozomii se combina cu vacuole -mate-riale din mancare delimitate prin membrana.

numite coenzime. Vitaminele din alimente secomporta adesea ca ni~te coenzime. Acesteasunt esenr;iale In cre~terea normala ~i rezistentala infecr;ii, Insa nu sunt create In organism.

Controlul de energieMajoritatea reactiilor chimice din interiorulcelulei au loc In etape, numite cai metabolice.De exemplu, g1ucoza se combina cu oxigenulIn 30 de etape. Reactiile furnizeaza energie ~iproduc dioxid de carbon ~i apa, ca substantenefolositoare. Daca toata energia s-ar eliberadintr-o data, celula s-ar supralncalzi ~i ar muri.Pentru a evita acest lucru, energia este eliberataIn cantitar;i mici, ~i transformata instantaneulntr-o componenta denumita acid adenozin tri-

aminoacizi

aciz! --

.grasl

.glice~l-l

CHIMIA ORGANISMELOR

O Model ilustrand structura dublei rasuciri aADN-ului. AND-ul consta din milioane deatomi de carbon, azot, fosfor, oxigen ~i

hidrogen.

Crearea miilor de proteine diferite din or-ganism, fiecare cu o grupare unica de ami-noacizi, necesita 1nca un grup de substantebiochimice -acizii nucleici. Cele doua tipuriprincipale de acizi nucleici sunt acidul dezoxiri-bonucleic (ADN) ~i acidul ribonucleic (ARN). ~

Fiecare dintre ace~tia consta dintr-un lant ?:lung de molecule de zahar, cu o nucleotida ~

Iata~ata -un inel de atomi de carbon ~i azot. "0

ADN-ul prezinta doua lanturi lungi unite Intr- ~o spirala, cu nucleotidele In interior, a~a Incat 1;iIntreaga molecula gigantica are aspectul unei z

scari rasucite. Oamenii de ~tiinta o denumescdubla rasucire a ADN-ului.

Secvente de trei nucleotide de pe lanturileADN-ului formeaza un cod special care sta-bile~te ordinea In care sunt legati aminoaciziipentru a fo~a molecule de proteine. Acestaeste cunoscut sub numele de cod genetic.Unii aminoacizi sunt codificati prin mai multde un triplet. Deoarece proteinele sunt mole-culele de constructie ale organismului ~i, ca ~ienzimele, controlorii sai metabolici, codulADN stabile~te cum arata, cre~te ~i functio-neaza corpul. in concluzie, ADN-ul este mate-rialul genetic al corpului. Acesta contine oschita chimica care transmite caracteristicileparintilor, copiilor lor.

O ADN-ul in nucleul unei celule creeaza cro-mozomii celulei. Este divizat in gene caredetermina caracteristicile fizice prin trans-miterea modelului unei proteine. ADN-ul seimparte in doua margini. ce formeaza ARN-ulmesager (m) ~i ARN-ul de transfer (t). ARNtpreia un aminoacid. pe care il elibereaza candintalne~te un ARNm potrivit. Aminoacizii seunesc pentru a forma proteine, baza hor-monilor ~i enzimelor .

Multe dintre reaqiile celulare complexe,cum ar fi sinteza moleculelor mari de lipidesau proteine, sunt specifice celulei vii. Chiar ~icu ajutorul unui echipament modem ~i cu oexperient:1 lndelungat:1 nu s-a reu~it sinteti-zarea acestor componente.

Este de asemenea ~i mai remarcabil faptulc:1 celulele corpului pot face acest lucru Inconditii obi~nuite. De exemplu, celula nu estesupus:1 la c:1ldurn putemic:1, ~i nici nu esteacid~ sau alcalin:1, Ins:1, prin folosirea instru-mentului s:1u de energie ridicat:1, ATP-ul,celula poate efectua procesul de sintez:1.

AminoaciziCrearea noilor molecule de proteine este multmai complicat:1 decit sintetizarea gr:1similor ~ihidratilor de carbon. Fiecare molecul:1 de pro-tein:1 este constituit:1 din 22 de tipuri de mole-cule de substante denumite aminoacizi, dis-pu~i cap la coad:1, In moduri diferite. Din cei22 de aminoacizi, doar 14 pot fi creati In orga-nism. Cei 8 rnma~i trebuie obtinuti din diferitetipuri de alimente.

O molecul:1 de protein:1 poate fi constituit:1din citeva sute de molecule de aminoacizi.Proteina din singe, denumit:1 hemoglobinil,contine 574 molecule de arninoacizi.

ADN-ul este format din patru baze:

guanina --in ARN timinatimina --este inlocuitaadenina --de uracil -.

citozina --

Baze cu coloane de zahar.. ARN mesager

I (ARNm)

ARN de transfer

(AR,Nt)

Coloana de zahar

Gena compu-sa din ADN

ARNt trece din

nucleu in

citoplasma

ARNm trece dinnucleu in

citoplasma

Aminoacizi

Fiecare molecul3 de

ARNt a lege aminoacidul

potrivit

Aminoacizii s-au unit pentru a forma o proteina

72Corpul omenesc 12 -SANGELE Corpul omenesc 25 -PROTEINELE