CAPITOLUL I BIOCATALIZATORI

Biocatalizatorii sunt secretaţi în organism sau sunt preluaţi din hrană. Principalii

biocatalizatori sunt enzimele, hormonii şi vitaminele.

Vitaminele se gasesc în cantitati mici în alimentele naturale, fac parte din

biocatalizatori si sunt factori alimentari indispensabili corpului. Ingerarea unor cantitati

insuficiente de vitamine provoaca hipo- sau avitaminoze, boli care în cazuri grave se pot

solda cu moartea. Microflora intestinala poate sintetiza unele vitamine în cantitati mici

(B1, B2, PP) si altele - în cantitati mai mari (B6, B12, K, biotina, acid lipoic, acid folic).

Administrarea abuziva de antibiotice si sulfanilamide provoaca disbacterioza

cu consecinte de hipovitaminoza K, grupul B s.a. Vitaminele Hipo- si avitaminozele pot

aparea în urmatoarele cazuri: carenta de vitamine în produsele alimentare, continutul

redus de vitamine în ratia zilnica; distrugerea vitaminelor în procesul prelucrarii termice a

alimentelor si pastrarea lor timp îndelungat; actiunea factorilor antivitaminici ce intra în

componenta produselor alimentare; prezenta vitaminelor rau asimilabile în produsele

alimentare; dereglarea balantei chimice a ratiei alimentare si corelatiei dintre vitamine si

alte substante nutritive, între unele vitamine; anorexia; deprimarea florei intestinale

normale, care sintetizeaza unele vitamine; în bolile gastrointestinale; chimioterapia

nerationala; dereglarea absorbtiei vitaminelor în tractul gastrointestinal în patologiile

stomacului, intestinelor, sistemului hepatobiliar; defecte congenitale ale mecanismului de

transport si ale proceselor fermentative, de absorbtie a vitaminelor; consumarea

vitaminelor care patrund în organism cu hrana de catre flora intestinala patogena si

paraziti intestinali; actiunea antivitamina a unor medicamente; necesitatea sporita în

vitamine; unele stari fiziologice (perioada de crestere, sarcina, lactatia); unele conditii

climaterice; lucrul fizic intens; lucrul neuropsihic intens, stari de stres; boli contagioase si

intoxicatii; actiunea factorilor nocivi în procesul de productie; excretia sporita a

vitaminelor.

Pe lânga hipo- si avitaminoze se evidentiaza forma subnormala de asigurare a

organismului cu vitamine, care se caracterizeaza prin dereglari biochimice. Aceasta

forma este raspândita în unele contingente ale populatiei sanatoase (copii, studenti,

muncitori, vârstnici). Forma subnormala de asigurare a organismului cu vitamine apare

din cauza folosirii în alimentatie cu precadere a produselor rafinate (pâine alba, zahar),

lipsite de vitamine, pierderii vitaminelor în procesul de prelucrare culinara si pastrarii

îndelungate a produselor alimentare, în urma hipodinamiei cu scaderea poftei de mâncare

si, prin urmare, consumul redus de produse alimentare (sursa principala de vitamine).

Asigurarea subnormala a organismului cu vitamine are drept consecinta scaderea

rezistentei organismului fata de infectii, sporirea actiunii substantelor toxice, stres si alti

factori nocivi. Vitaminele se împart în hidrosolubile si liposolubile.

Vitaminele hidrosolubile includ: 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: retinolul (vitamina A), calciferolul (vitamina D),

tocoferolul (vitamina E), filochinona (vitamina K).

Hormonii sunt substante chimice produse de catre glandele care formeaza

sistemul endocrin; eliberati in circulatia sanguina hormonii actioneaza in mod specific pe

unul sau mai multe "organe-tinta" cu scopul de a le reglementa functionalitatea. Cuvantul

hormon s-a format prin derivarea cuvantului grecesc "hormao" care inseama "a stimula, a

pune in miscare".

In functie de structura, hormonii se impart in 3 grupe:

• peptidici (formati din mai multi acizi aminati);

• steroidieni (derivati ai colesterolului);

• derivati dintr-un acid aminat (hormonii tiroidieni).

Hormonii regleaza diferite functii din organism, printre care:

• cresterea si dezvoltarea;

• functia si reproducerea sexuala;

• metabolismul;

• starea psihologica.

Hormonul este eliberat in sange si circula cel mai des legat de o proteina care

regleaza actiunea sa. El se fixeaza in continuare pe receptorii purtati de catre organele-

tinta cu o specificitate comparabila celei a unei chei intr-o broasca, cu scopul de a adapta

organismul la nevoile momentului, de exemplu pentru a stimula secretiile de insulina

atunci cand ingestia alimentelor antreneaza o crestere a nivelului glucozei din sange.

Productia de hormon este la randul ei stimulata sau franata printr-un proces regulator, zis

retrocontrol, care poate fi hipotalamic sau metabolic; astfel, scaderea glicemiei inhiba

secretarea de insulina de catre pancreas.

Utilizarea terapeutica - Se pot fabrica sintetic hormoni a caror structura chimica

este identica cu cea a hormonilor naturali sau este apropiata de aceasta. Aceste substante

pot fi utilizate in terapeutica pentru a repara o carenta hormonala. Acesta este de exemplu

cazul cortizonului, antiinflamator puternic, care este un derivat de cortizol elaborat de

glandele suprarenale. De asemenea, pot fi utilizati hormoni naturali, extrasi din sange sau

din urina si apoi purificati.

Surse si efecte ale principalilor hormoni

Hipofiza - Agatata de creier, ea este formata din antehipofiza, in fata, si de

posthipofiza in spate. Antehipofiza - sintetizeaza somathormonul, hormonul de crestere,

prolactina, care asigura indeosebi lactatia, si stimulinele, activatoare ale altor glande.

Posthipofiza - stocheaza ocitocina si hormonul antidiuretic provenind de la hipotalamus.

Hipotalamus - Aceasta regiune a creierului secreta ocitocina (care declanseaza

contractiile uterine in timpul nasterii), hormonul antidiuretic (care provoaca o retentie de

apa in organism) si liberinele (care activeaza stimulinele antehipofizei).

Ovare - Situate de o parte si de alta a uterului, ele secreta estrogenii, hormonii

tipic feminini, si progesteronul, hormonul de sarcina.

Pancreas endocrin - Este vorba de celulele raspandite in pancreas, care

sintetizeaza insulina (care micsoreaza concentratia in glucoza a sangelui) si glucagonul

(care creste aceasta concentratie).

Paratiroide - In numar de patru, lipite de tiroida, ele produc parathormonul, care

creste concentratia sangvina in calciu.

Suprarenale - Fiecare dintre cele doua suprarenale, situate pe rinichi, este

formata dintr-o corticosuprarenala la periferie si o medulosuprarenala in centru.

Corticosuprarenale - Secreta: glucocorticosteroizii, care influenteaza reactiile

glucidelor, mineralocorticosteroizii, care retin sodiul in organism, si androgenii

suprarenalieni, virilizanti.

Medulosuprarenale - Acestea produc adrenalina si noradrenalina, hormoni de

activare generala a organismului in caz de stres, se mai numesc si catecolamine intrucat

se aseamana chimic cu catecolul:

Adrenalina Noradrenalina

Testicule - Situate in scrot, ele sintetizeaza testosteronul, hormonul virilitatii.

Testosteron

Tiroida - La baza gatului, ea secreta triiodotironina si tiroxina, indispensabile

dezvoltarii oaselor si creierului la copil si activatoare ale reactiilor chimice ale

organismului.

Triiodotironina Tiroxina

Hormonii au actiune biocatalitica ca si vitaminele, dar se deosebesc de acestea

intrucat au origine endogena (fiind produsi de insusi organismul asupra caruia

actioneaza) si structuri chimice diferite.

Ca si la vitamine se pot intalni stari anormale, hipohormonale si hiperhormonale.

Deficitul hormonal poate sa fie corectat prin administrarea hormonului corespunzator in

stare pura, extras din tesutul animal. In tratamentul cu hormoni trebuie sa se tina seama

de faptul ca un hormon nu produce doar un efect primar de substitutie, ci si un efect

secundar; poate sa stimuleze sau sa inhibe alte glande care secreta hormoni.

Enzimele sunt substanţe chimice complexe de natură organică-proteine coloidal

solubile - elaborate de plante, animale şi microorganisme, capabile să mărească viteza

reacţiilor chimice ce se desfăşoară în sistemele biologice, fără să se consume în cursul

lor. Sunt deci, o clasă specială de proteine dotate cu activitate catalitică; se mai numesc şi

biocatalizatori.

Denumirea de enzime a fost dată de către Kuhne (1878) şi provine de la expresia

"en zima = în levură" (în 1. greacă), pornind de la faptul că din drojdii s-au extras pentru

prima dată enzime.

Procese enzimatice, cum sunt fermentaţia vinului, dospirea pâinii, acidifierea

laptelui etc. sunt cunoscute din cea mai îndepărtată antichitate. Dar cunoştinţe sistematice

în acest domeniu s-au obţinut începând cu identificarea primelor enzime: amilaza din

malţ (Kirchoff, 1814), amilaza salivară (Leuchs, 1831) şi pepsina (Schwann, 1836).

Ulterior, progrese importante s-au realizat prin lucrările privind cataliza şi

biocataliza ale lui Berzelius şi Liebig, prin studiile asupra cineticii ale lui Michaelis şi

Menten (1912), prin obţinerea enzimelor în stare cristalizată (Sunner, 1926).

Enzimologia, domeniu al biochimiei care se ocupă cu studiul enzimelor, s-a

dezvoltat exploziv pe baza unor cercetări ample privind structura enzimelor, mecanismele

de reacţie studiate la nivel electronic şi cuantic, reglarea proceselor enzimatice în cadrul

metabolismului intermediar. Ca urmare, enzimologia constituie studiul bazelor

moleculare ale vieţii.

Prin acţiunea lor catalitică, enzimele fac posibilă, în condiţii compatibile cu viaţa,

realizarea unei întregi serii de reacţii chimice, care în vitro nu se pot realiza decât în

condiţii foarte dure, improprii vieţii celulare. Astfel, hidroliza proteinelor pe cale chimică

se realizează la 37°C, numai în mediu puternic acid şi într-un interval de timp foarte lung

(3 luni); în organism, în stomac, această degradare are loc extrem de rapid şi în mediu

mai slab acid. Pentru a realiza "in vitro" tot atât de repede această hidroliză sunt necesare

o temperatură de 120- 140°C şi o mare aciditate, deci condiţii absolut incompatibile cu

viaţa organismelor. În mod similar, arderea glucozei în organismele vii cu producerea

apei, a dioxidului de carbon şi a energiei se realizează prin intermediul enzimelor în

condiţii specifice vieţii celulare. În absenţa enzimelor, aceleaşi transformări necesită

temperaturi de 180-200°C.