Page 1 of 15

BIOCHIMIE

Ce este Biochimia ?~ tiina care studiaz compoziia i procesele chimice ale materiei vii. ~ Ramur a Biologiei care se ocupa cu studiul fenomenelor chimice ce se petrec n organismele vii . ~tiina care se ocup cu organizarea, structurarea si transformarea combinaiilor chimice n organismele vii . Ea este alctuit din Biochimie static / descriptiv ( descrie combinaiile chimice din organismele vii ) i Biochimie dinamic ( cercetarea metabolismului ) . Primele concepii tinifice privind starea de boal, ereditate, regim de via, influena mediului nconjurtor asupra organismului se datoresc lui Hipocrat din Kos, Galenus din Pergam, Paracelsus .a. Realizarea primelor sinteze in vitro ( Fr. Whler, ureea, 1828 ; Zinin, anilina, 1842 ; H. Kolbe, acidul acetic, 1845 .a. ) au demonstrat posibilitile nelimitate ale sintezei organice, ndreptnd preocuprile ctre elaborarea unor metode noi de determinare, calitative i cantitative a produselor rezultate n reaciile biochimice, n aceast perioad Biochimia devenind ca tin de sine stttoare . n sec 20, principalele direcii de cercetare au avut ca obiectiv acizi nucleici, proteinele, enzimele, alcaloizi, carotenoidele, antibioticele.

Page 2 of 15

Compoziia chimic general a organismului Compuii chimici care se gsesc n organismele vii sunt foarte compleci i diferiii. Alturi de moleculele de HO i CO ce au masa molecular mic, se gsesc i molecule gigante a cror mas molecular se msoar cu sutele de mii si milioane de daltoni ( exp. proteinele i acizi nucleici ) Moleculele compuilor ce alctuiesc materia vie poart denumirea de biomolecule . Aceste biomolecule condiioneaz organizarea biochimic structural i funcional specific tuturor organismelor vii. Ele pot fi : Anorganice : apa i srurile minerale Organice : proteinele, lipidele, glucidele, enzimele i hormoni. Fiecare substan care intr n alctuirea materiei vii are o anumit constituie care este caracteristic n primul rnd prin natura i proporia diferitelor elemente chimice ce o compun i n al doilea rnd, de modul de aranjare sau de legare al atomilor n molecul . n compoziia materiei vii intr urmtoarele elemente :a)

C, H, O, N, S, P, Cl, Ca, Mg, K, Na se gsesc n proporie mare i formeaz 99 % sin masa organismelor. Ele se mai poart i numele de elemente plastice . Ele reprezint Macroelementele.

b)

Fe, I, F, B, Cu, Zn, Co, Mn, Si, Mo, Va, Ba, Li etc.se gsesc n cantitate mic sub 1 % din total. Ele sunt numite Microelemente i au un rol biocatalitic, intr n alctuirea

Page 3 of 15

unor enzime, hormoni, astfel particip la reglarea unor procese biochimice din organism. Pe plan general doar 21 de elemente sunt totdeauna prezente n materia vie, de unde le vine i numele de bioelemente/ elemente eseniale. Ele se mpart n funcie de concentraie n organism :I.

Elemente abundente ( prezente n concentraie de 60% atomi ): C, H, O i N

II.

Elemente mai puin abundente ( prezente n concentraie de 0,02 0,1 % atomi ) : Na, Mg, P, S, Cl, Ca, K

III.

Elemente rare ( prezente n concentraie mai mica de 0,02% atomi) : Si, B, Fe, Cu, Mn, Zn, Va, I, Ni, Co

n toi compuii materiei vii C joac rol predominant datorit configuraie sale electronice ce i permite s realizeze combinii att cu elemente electronegative ( O, S, N, P, Cl ) ct i cu elemente electropozitive ( H ) , dar C se poate combina i cu el nsui rezultnd edifici moleculare foarte complexe . Atomii de H i O alturi de atomul de C formeaz primi constituienii elementari ai materiei vii ( HO i CO ). Atomul de N este, de asemenea, un elemente esenial, pentru c alturi de C, H i O intr n compoziia substanelor proteice ( compuii ce reprezint structurile moleculare cele mai importante ale materiei vii ). Atomii de C, H, O i N au o

Page 4 of 15

proprietate comuna aceea de a lega legaturi covalente prin distribuirea de perechii de electroni. Elementele mai puin abundente ( P, S, Ca, Mg ) iau parte ca elemente de construcie n alctuirea moleculelor ce intr n formarea organismelor vii, iar CL, Na i K sunt i ele indispensabile vieii . Elemetele rare particip n concentrai extrem de mici n procesele metabolice celulare fundamentale, n calitate de componeni ai enzimelor sau activatori a acestora. Absena lor determin perturbri grave ale metabolismului celular. Cea mai mare parte din compuii atomilor sunt ru condutori de cldur i electricitate i au o cldur specific ridicat , de aici rezult c compui celulari sunt instabili, instabilitate necesar desfurrii proceselor metabolice. Biomoleculele anorganice Apa Srurile minerale Apa este cel mai important lichid pentru via ! Este important nu doar pentru c e principalul constituent din punct de vedere cantitativ al organismului viu ci i pentru faptul c ia parte la organizarea structural a sistemelor biologice i la activitatea metabolic a acestora .

Page 5 of 15

Are o serie de proprietii fiyico- chimice proprice vieii : Capacitate caloric mare face s i pstreze timp ndelungat temperatura constant, util proceselor metabolice. Formeaz cu uurin legturi de hidrogen ( disociaz uor n (HO) i (HO) ) Particip n calitate de component de baz la formarea structurilor intracelulare i determin activitatea acestora. Un excelent solvent pentru unii componenii celulari. Iar srurile minerale sunt prezente n organism att sub form de molecule ct i de ioni : Cationi : Na , K , Ca , Mg Anioni : Cl , NH , fosfai i proteinele .

METABOLISMULn organismul uman au loc numeroase reacii chimice ce dau natere la cldur, energie i la metabolismul necesar vieii. Metabolismul = motorul biochimic al organismului.

Page 6 of 15

Activitatea organismului se desfoar prin consum de energie, care este luat din mediul nconjurtor sub form de energie chimic. Energia chimic este coninut n alimente, ajuns n organism ea nu se pierde, ci se ntoarce n mediu sub alt form. Putem spune c ntre organism i mediu nconjurtor are loc un permanent schimb de substane i energie, schimb ce se numete METABOLISM . El reprezint o caracteristic fundamental a vieii, iar ncetarea lui determin moartea . Procesul metabolic corespunde unor transformri materiale si energetice, ce se desfoar intrica. Astfel avem un metabolism al substanelor ( intermediar ) i un metabolism energetic.

METABOLISMUL INTERMEDIAR Reprezint totalitatea transformrilor pe care le sufer substanele din momentul n care ajung n organism i pn cnd sunt eliminate. Transformarea pe care substanele strine le sufer pentru a crea substane proprii organismului se numete asimilaie ( anabolism ) . Substana nou creat se adaug celei preexistente. Anabolismul este un proces de sintez ce se realizeaz prin consum de energie.

Page 7 of 15

Cea de-a doua latureste reprezentat de ptrunderea O din mediul exterior n citoplasm cu oxidarea substanelor existente, n urma lui are loc eliberarea de energie . Acest proces poart numele de dezasimilaie ( catabolism ) . ntre anabolism i catabolism exist o strns legtur ce reprezint schimburile de energie dintre organism i mediu. O parte din energia obinut se ntoarce sub forma activitii musculare, o alt parte este folosit la meninerea funcilor vitale , iar restul este depus n substane macroergice.

ALIMENTE DIGESTIE GLUCIDE; PROTEINE; LIPIDE;

Page 8 of 15

REZIDURI CATABOLISM ANABOLISM ENERGIE Funcie Macrode cretere ATP ( respiratie, Termoreglare ,) ATP = acid adenozintrifosforic. Este principalul compus care ndeplinete funcia de generator de energie util n celul, n reacile de anabolism, dar totodat este i principalul compus care deriv din reaciile de catabolism ale celulei. de reproducere muscular vitale energie Funcie Activitate Funcii

METABOLISMUL BAZAL

Page 9 of 15

Reprezint energia necesar unui organism ( om ) aflat n stare de veghe, n repaus fizic i psihic la cel puin 14 ore de la ultima mas i 24 ore de la ultima mas de proteine, la o temperatur de 20 21 . Metabolismul bazal = 9 cal/ cm/ zi.

METABOLISMUL APEI Apa reprezint o component important a materiei vii. Necesarul de ap este acela pentru toate vieuitoarele chiar dac difer de la o specie la alta. n structura organismului uman apa reprezint 60% din greutatea corporal la brbai ( adult ) i 50% la femei ( adult ). La nou-nscut apa total corporal poate ajunge pn la 75 % din greutatea corporal. Necesarul de ap e exprimat prin senzaia de sete. Necesarul de ap = 1 cal = 1 ml = 2600 ml ap. Reparia apei n organism Apa e mprit n 2 sectoare mari si 1 sector mai mic dar special : Intracelular = 55 % din totalul de ap din organism

Page 10 of 15

Extracelular = 45 % din totalul de ap din organism ( plasm, limf i lichid interstiial ) Lichid transcelular ( pleural, sinovial, peritoneal, intraocular, cefalorahidian i cel din tubul digestiv ) Apa mai este coninut i in oase, muchii Mai este i apa ce formeaz producerea de secreie a unor glande ( salivare, gastrice, intestinale ).

Compoziia lichidului intracelular : - 2 principalii cationi intracelulari : K i Mg - Iar anioni intracelulari sunt fosfatul i proteinele. Compoziia lichidului extracelular : - 1 principal cation extracelular e : Na Pompa de Na-K are rolul de a menine o concentraie mic a Na intracelular i o concentraie mare a K intracelular. Comcentraia toatal a ionilor din compartimentul intracelular e 368 mmol / l, iar cea din compartimentul extracelular e 302 mmol / l.

Lichid intracelular Cationi

Lichid extracelular Plasm/ ser Lichid interstiial

Page 11 of 15

Sodiu Potasiu Calciu ( ionic ) Magneziu ( ionic ) Anioni Clor Bicarbonat Fosfai Proteine Total

10 160 1 13 3 10 106 65 368

140 4 1,2 1,0 102 27 1,0 16 292

145 4 1,2 1,0 117 27 1,0 0 302

Schimbul de ap Schimbul de ap i electroliii ntre vasul de snge i sectorul interstiial se face de la concentraie mare la concentraie mic. Deplasarea apei i a electroliilor din celule n interstiiu se face prin consum de energie . ( aici vine desenul cu vasul de sange din timpul cursului ) Presiunea hidrostatic reprezint presiunea sngelui dat de inim i exercitat de lichid . Ea are o valoare de 35 mmHg i tinde s scoat apa din vasele de snge. Presiunea coloid-osmotic reprezint presiunea dat de prezena proteinelor n vasul de snge, cu o valoare de 25 mmHg i ia tinde s rein apa n vasul de snge.

Reglarea metabolismului apei n mod normal trebuie s fie un echilibru ntre aportul i excreia apei. Aportul de ap

Page 12 of 15

Reprezentat de : - apa exogen (prin ingestie de ap = 1400 ml i prin alimentaie = 800 ml ) -apa endogen ( eliminat n organism prin arderile sau oxigenri celulare) = 400 ml . Rezult un total de 2600 ml. 100 g lipide oxidare 100 ml ap 100 g glucide oxidare 55 ml ap 100 g proteine oxidare 40 ml ap

Absorbia apei are loc la nivelul intestinului.

Ecreia de ap Apa se elimin din organism prin : Urin = 1600 ml Piele = 500 ml Aer expirat = 350 ml Fecale = 150 ml Total de 2600 ml Raportul dintre cantitatea de ap ingerat plus apa endogen i cantitatea de ap excretat se numete Bilan hidric. Atunci cnd acest bilan hidric este negatic apare deshidratarea.

Page 13 of 15

Necesarul de ap este asigurat prin senzaia de sete , al crui centru se afl n creier la nivelul hipotalamusului. Acest metabolism al apei e reglat pe cale nervoas i umoral. Atunci cnd necesarul de ap este n deficit se transmit anumii senzori la osmorecetori din hipotalamus care va cotrola senzaia de sete sprin stimularea unui hormon antidiuretic ( ADH ). Acest hormon este depozitat ntr-o glanda i anume glanda hipofiz anterioar. Ali factori care stimuleaz senzaia de sete sunt scderea volumului compartimentului extracelular i angiotensina II. Acest ADH mai poate fi stimulat i n alte condii cum ar fi : stresul , trauma , greaa , graviditatea , hipoglicemia, abuzul de alcool, nicotin i morfin. Secreia ADH-ului determin creterea reabsorbiei renale a apei i contribuie la restabilirea osmolaritii normale. Pe lnga glanda hipofiz mai sunt nite glande care au rol n reglarea metabolismului apei i anume gladele corticosuprarenale prin stimularea hormonilor mineralocorticoizi ( ce au rol n reinerea Na i a apei n organism la nivel renal). Tulburri ale metabolismului apei. Excesul sau deficitul de ap n organism afecteaz att compartimentul intrecelular ct i pe cel extracelular i poate fi detectat prin schimbri ale concetraiei Na. Exemplu : O pierdere de 6 l de ap , 2 l se vor pierde din compartimentul extracelular, iar concentraia plasmatic a Na va crete cu 20 mmol/ l . De asemenea un exces de 6 l de ap va duce la o scdere cu 20 mmol/l a concentraie de Na .

Page 14 of 15

Deficitul de ap Aportul sczut de ap este frecvent ntlnit in practica medical la vrstnici sau pacieni incontieni. Simptomele deficitului de ap sunt nespecifice : confuzie, sete i gur uscat. La analizele de laborator vom ntlni creterea concentraiei de sodiu plasmatic, oligurie i osmolaritate crescut a urinei. Deficitul de ap l tratam prin administrare de ap oral sau administrare i.v. de glucoz 5 % . Excesul de ap Cea mai frecvent cauz n practica medical este secreia de ADH din traume, infecii ale sistemelor respirator si nervos i datorit insuficienei glandei corticosuprarenale. Excesul de ap deci apare cand apare o afectare a excreie. Apa se acumuleaz att n compartimentul extracelular ct i n cel intracelular. Simptomele care apar sunt cauzate de edemul cerebral : tulburri de comportament , dureri de cap, confuzie, convulsii i com . Tratamentul se efectueaz n formele uoare prin restricia ingerri de ap i n cele severe prin administrare i.v. de soluii saline hipertone pt a crete concentraia de Na. Mai sunt i alte tipuri de edeme ca de exemplu Edemul cardiac : se datoreaz creteri presiuni hidrostatice n capilarul venos determinnd retenia apei n interstiiu.

Page 15 of 15

Edemul hepatic : se datoreaz scderi proteinelor plasmatice ( n foamete, sindrom de subnutriie, hepatit cronic ) i se reine apa n organ i anume n interstiiu.