CHIMIA VIEŢII

Chimia vieţii, sau biochimia, studiază reacţiile chimice care au loc în organismele vii. Aceştia respectă aceleaşi leAgi ca şi celelalte reacţii chimice, dar sunt mai complexe. Chimia vieţii studiază ansablul reacţiilor care au loc în organismele vii, mai ales în unităţile lor de bază, celulele. Fiinţele vii au nevoie de energie. Oamenii şi animalele îşi iau energia din alimentele pe care le consumă (energie chimică). Alimentele sunt transformate printr-un ansablu de reacţii chimice, care au loc mai întâi la nivelul aparatului digestiv(digestie) şi apoi la nivelul celulelor(respiraţia celulară). Anumite plante şi microorganisme(fiinţe vii microscopice) îşi găsesc altfel energia de care au nevoie. Pentru a se hrănii, ele transformă energia luminii solare printr-un proces complex de reacţii chimice numit fotosinteză. O reacţie chimică: digestia Digestia este un proces chimic. În aparatul digestiv, alimentele sunt descompuse în mici molecule numite substanţe nutritive. Aceste substanţe nutritive sunt apoi transportate de sânge până la celule, unde suferă alte transformări. Principalele substanţe nutritive sunt lipidele şi glucidele. Lipidele, numite şi “ “grăsimi”, provin din materiile grase cum ar fii uleiurile vegetale sau untul. Ele aduc organismului carbon şi hidrogen. Glucidele, numite şi “zaharuri”, se divizează în zaharuri rapide şi zaharuri lente. Primele sunt conţinute în miere, fructe, dulceţuri şi ciocolată. Asimilate direct de organism(adică transformate în energie), ele aduc organismului energia necesară unui efort fizic solicitant şi rapid. Cel de-al doilea tip se găseşte în cereale(grâu, orez, porumb). Ele nu sunt direct asimilate de organism şi constituie o sursă de energie de mai lungă durată. Toate glucidele sunt bogate în carbon, hidrogen şi oxigen. Respiraţia celulară Vegetale sau animale, toate celulele respiră: aceasta este respiraţia celulară. Ele absorb dioxigen (O2) şi elimină dioxid de carbon (CO2). Dioxigenul serveşte la “arderea” alimentelor printr-o reacţie de oxidare. Această reacţie se derulează în mai multe etape. Glucoza (zahărul)de pildă, este mai întâi transformată într-o moleculă mai simplă, acidul piruvic. Mitocondriile, elementele celulei responsabilă de respiraţia celulară, descompun acest acid în dioxid de carbon şi hidrogen. Dioxidul de carbon este eliminat de celulă: hidrogenul se combină cu oxigenul care intră în organism atunci când respirăm, dând apă. Ansamblul acestor reacţii degajă o mare cantitate de energie. Aceasta este stocată în mici molecule specializate, care o eliberează în funcţie de nevoile celulei. Fotosinteza Plantele cu clorofilă se hrănesc absorbind apă şi dioxid de carbon din aer. Pentru aceasta, ele folosesc energia luminii solare: acest proces se numeşte fotosinteză. În timpul lui, se degajează dioxigen. Fotosinteza se derulează în două faze principale. Ziua, plantele captează energia solară. Cu ajutorul clorofilei şi a altor pigmenţi prezenţi în frunzele lor, ele folosesc această energie pentru a descompune apa pe care o absorb în hidrogen şi oxigen. Noaptea, hidrogenul ajută la reducerea dioxidului de carbon şi la producerea de glucide, care vor hrăni planta. Funcţionarea acestei mici “uzine chimice vii” depinde de condiţiile exterioare, în special de cantitatea de lumină solară şi de temperatură. Termeni bio-chimici:*celulă=cel mai mic element constitutiv al unei fiinţe vi. O celulă este în general înconjurată de o membrană. În interior se găseşte nucleul şi citoplasma conţinând diferite organite(mitocondrii). *clorofilă=pigmentul verde din plante care captează energia razelor solare, necesară fotosintezei. *efect secundar=efect nedorit al unui medicament, care se manifestă la dozele recomandate. *fotosinteză=proces în timpul căreia plantele, datorită clorofilei, fabrică(sintetizează)glucide, folosindu-se de apă, dioxid de carbon şi energia razelor solare. *glucid=denumire dată de chimişti unei substanţe organice numită în mod curent zahăr. *lipid= denumire dată de chimişti unei substanţe organice numită în mod curent grăsime. *principiu activ=substanţă activă conţinută într-un medicament care acţionează împotriva unei anumite boli. *substanţă nutritivă=substanţă conţinută în alimente, care poate fi utilizată direct de organism, fără a mai fi transformată. Chimia medicamentelor Un medicament este o substanţă sau un compus administrat omului ca tratament împotriva unei boli, pentru a preveni o îmbolnăvire sau pentru a stabili un diagnostic. Chimistul şi medicul elveţian Paracelsus(1493-1514), în secolul al XVI-lea, a fost primul care a definit principiul după care fiecărei boli îi corespunde un medicament specific. Trebuie deci căutat medicamentul în funcţie de maladia pe care dorim să o tratăm. Astăzi, cercetarea în domeniul medicamentelor revine, înainte de toate, chimiştilor. Aceştia lucrează în strânsă colaborare cu medicii şi farmaciştii. Împreună, ei ajută la progresul farmacologiei, ştiinţa medicamentelor. Principul activ al unui medicament Pentru a uşura anumite suferinţe, s-au folosit mai întâi plantele administrate ca ceaiuri, prafuri sau alifii. În trecut, unele maladii de inima erau tratate cu ceaiuri de muşeţel, o plantă ale cărei flori purpurii, galbene sau albe seamănă cu degetele de unei mănuşi. Astăzi, nu se mai folosesc plantele în acest mod. Chimistul să extragă din plante substanţă pură care acţionează asupra maladiei respective: e ceea ce constituie principiul activ al unui medicament. Astfel, principiul activ al degeţelului, numit “digitalină”, este astăzi folosit pentru tratarea bolilor cardiace. Tot astfel, febra provocată de malarie se trata în trecut cu scoarţa unui copac tropical, arborele de chinină: astăzi folosim principiul său activ, chinina. Principiul activ are avantajul că îşi păstrează mereu aceleaşi proprietăţi, în timp ce proprietăţile plantelor variază în funcţie de anotimp. Principiul activ poate fi utilizat şi introdus în organism sub diferite forme: pilule, capsule, comprimate, produse injectabile. Medicamente sintetice Chimia este mai eficace decât scoarţa arborelui de chinină. Dar, pentru cercetători, această îmbunătăţire a efectului nu este suficientă. Pentru a întări acţiunea chininei şi a-i elimina efectele secundare, adică efectele sale nedorite asupra altor părţi ale organismului, chimiştii modifică molecula de chinină. Pentru aceasta, ei urmăresc mai întâi drumul medicamentului în organismul uman, observă efectul acestuia asupra diferitelor organe, şi apoi modul în care organismul prelucrează respectiv medicamentul. Aceste observaţii le dau posibilitatea să “redeseneze” molecula, pentru a crea una nouă. În acest fel au fost puse la punct antibiotice din ce în ce mai eficace. Aceste medicamente au proprietatea de a bloca înmulţirea bacteriilor care sunt la originea maladiilor. Pentru a găsii antibioticul care va acţiona asupra unei anumite bacterii, se face o antibiogramă. Bacteriile care se bănuiesc a fi responsabile de infecţia pe care vrem să o tratăm sunt puse într-un mediu hrănitor, unde se pot dezvolta. Pe suprafaţa acestui mediu se picură apoi diferite antibiotice. Bacteriile nu se mai înmulţesc în contact cu antibioticul la care sunt sensibile. Crearea unui medicament Între momentul în care un medicament este creat în laborator şi cel în care este introdus în farmacii, pot trece foarte mulţi ani. După ce sunt stabilite caracteristicile fizice şi chimice ale noii molecule, încep testările. Dacă medicamentul este, de exemplu, menit să acţioneze asupra ficatului, el este introdus într-o cultură de celule ale ficatului. Apoi este introdus într-un ficat de origine animală. Dacă rezultatele sunt încurajatoare, încep testările pe animale. Cercetătorii evaluează atunci eficacitatea noului produs, modul în care se răspândeşte în organismul viu, efectele sale secundare. Dacă rezultatele sunt satisfăcătoare, se încep testările pe oameni, sub un strict control medical. După numeroase teste, care pot dura mai mulţi ani, medicamentul primeşte sau nu autorizaţia de a fi scos pe piaţă. Antibioticele Antibioticele sunt medicamente care împiedică dezvoltarea bacteriilor sau le distrug. Antibioticele se mai folosesc în tratarea bolilor infecţioase cum sunt : gripa, tuberculoza. În funcţie de structura moleculei lor, antibioticele atacă bacteriile în mod diferit. O bacterie este formată dintr-un nucleu şi o citoplasmă închise într-o membrană exterioară şi protejate de un înveliş exterior. Un antibiotic cum este penicilina atacă şi distruge învelişul exterior al bacteriei. Altele (streptomicina) distrug membrana care înveleşte citoplasma, iar altele (tetraciclina) acţionează direct asupra nucleului.