Biochimie

Biochimia
Chimia vietii, sau biochimia, studiaza reactiile chimice care au loc in organismele vii. Acestia respecta aceleasi legi ca si celelalte reactii chimice, dar sunt mai complexe.

Chimia vietii studiaza ansablul reactiilor care au loc in organismele vii, mai ales in unitatile lor de baza, celulele. Fiintele vii au nevoie de energie.

Oamenii si animalele isi iau energia din alimentele pe care le consuma (energie chimica). Alimentele sunt transformate printr-un ansablu de reactii chimice, care au loc mai intai la nivelul aparatului digestiv(digestie) si apoi la nivelul celulelor(respiratia celulara).

Anumite plante si microorganisme(fiinte vii microscopice) isi gasesc altfel energia de care au nevoie. Pentru a se hranii, ele transforma energia luminii solare printr-un proces complex de reactii chimice numit fotosinteza.

O reactie chimica: digestia
Digestia este un proces chimic. In aparatul digestiv, alimentele sunt descompuse in mici molecule numite substante nutritive. Aceste substante nutritive sunt apoi transportate de sange pana la celule, unde sufera alte transformari.

Principalele substante nutritive sunt lipidele si glucidele. Lipidele, numite si " "grasimi", provin din materiile grase cum ar fii uleiurile vegetale sau untul. Ele aduc organismului carbon si hidrogen. Glucidele, numite si "zaharuri", se divizeaza in zaharuri rapide si zaharuri lente. Primele sunt continute in miere, fructe, dulceturi si ciocolata.

Asimilate direct de organism(adica transformate in energie), ele aduc organismului energia necesara unui efort fizic solicitant si rapid. Cel de-al doilea tip se gaseste in cereale(grau, orez, porumb). Ele nu sunt direct asimilate de organism si constituie o sursa de energie de mai lunga durata. Toate glucidele sunt bogate in carbon, hidrogen si oxigen.

Respiratia celulara

Vegetale sau animale, toate celulele respira: aceasta este respiratia celulara. Ele absorb dioxigen (O2) si elimina dioxid de carbon (CO2). Dioxigenul serveste la "arderea" alimentelor printr-o reactie de oxidare.

Aceasta reactie se deruleaza in mai multe etape. Glucoza (zaharul)de pilda, este mai intai transformata intr-o molecula mai simpla, acidul piruvic. Mitocondriile, elementele celulei responsabila de respiratia celulara, descompun acest acid in dioxid de carbon si hidrogen. Dioxidul de carbon este eliminat de celula: hidrogenul se combina cu oxigenul care intra in organism atunci cand respiram, dand apa.

Ansamblul acestor reactii degaja o mare cantitate de energie. Aceasta este stocata in mici molecule specializate, care o elibereaza in functie de nevoile celulei.

Fotosinteza

Plantele cu clorofila se hranesc absorbind apa si dioxid de carbon din aer. Pentru aceasta, ele folosesc energia luminii solare: acest proces se numeste fotosinteza. In timpul lui, se degajeaza dioxigen.

Fotosinteza se deruleaza in doua faze principale. Ziua, plantele capteaza energia solara. Cu ajutorul clorofilei si a altor pigmenti prezenti in frunzele lor, ele folosesc aceasta energie pentru a descompune apa pe care o absorb in hidrogen si oxigen. Noaptea, hidrogenul ajuta la reducerea dioxidului de carbon si la producerea de glucide, care vor hrani planta.

Functionarea acestei mici "uzine chimice vii" depinde de conditiile exterioare, in special de cantitatea de lumina solara si de temperatura.

Termeni bio-chimici:*celula=cel mai mic element constitutiv al unei fiinte vi. O celula este in general inconjurata de o membrana. In interior se gaseste nucleul si citoplasma continand diferite organite(mitocondrii).

*clorofila=pigmentul verde din plante care capteaza energia razelor solare, necesara fotosintezei.

*efect secundar=efect nedorit al unui medicament, care se manifesta la dozele recomandate.

*fotosinteza=proces in timpul careia plantele, datorita clorofilei, fabrica(sintetizeaza)glucide, folosindu-se de apa, dioxid de carbon si energia razelor solare.

*glucid=denumire data de chimisti unei substante organice numita in mod curent zahar.

*lipid= denumire data de chimisti unei substante organice numita in mod curent grasime.

*principiu activ=substanta activa continuta intr-un medicament care actioneaza impotriva unei anumite boli.

*substanta nutritiva=substanta continuta in alimente, care poate fi utilizata direct de organism, fara a mai fi transformata.

Chimia medicamentelor

Un medicament este o substanta sau un compus administrat omului ca tratament impotriva unei boli, pentru a preveni o imbolnavire sau pentru a stabili un diagnostic.

Chimistul si medicul elvetian Paracelsus(1493-1514), in secolul al XVI-lea, a fost primul care a definit principiul dupa care fiecarei boli ii corespunde un medicament specific. Trebuie deci cautat medicamentul in functie de maladia pe care dorim sa o tratam. Astazi, cercetarea in domeniul medicamentelor revine, inainte de toate, chimistilor. Acestia lucreaza in stransa colaborare cu medicii si farmacistii. Impreuna, ei ajuta la progresul farmacologiei, stiinta medicamentelor.

Principul activ al unui medicament

Pentru a usura anumite suferinte, s-au folosit mai intai plantele administrate ca ceaiuri, prafuri sau alifii. In trecut, unele maladii de inima erau tratate cu ceaiuri de musetel, o planta ale carei flori purpurii, galbene sau albe seamana cu degetele de unei manusi. Astazi, nu se mai folosesc plantele in acest mod. Chimistul sa extraga din plante substanta pura care actioneaza asupra maladiei respective: e ceea ce constituie principiul activ al unui medicament.

Astfel, principiul activ al degetelului, numit "digitalina", este astazi folosit pentru tratarea bolilor cardiace. Tot astfel, febra provocata de malarie se trata in trecut cu scoarta unui copac tropical, arborele de chinina: astazi folosim principiul sau activ, chinina. Principiul activ are avantajul ca isi pastreaza mereu aceleasi proprietati, in timp ce proprietatile plantelor variaza in functie de anotimp.

Principiul activ poate fi utilizat si introdus in organism sub diferite forme: pilule, capsule, comprimate, produse injectabile.

Medicamente sintetice

Chimia este mai eficace decat scoarta arborelui de chinina. Dar, pentru cercetatori, aceasta imbunatatire a efectului nu este suficienta. Pentru a intari actiunea chininei si a-i elimina efectele secundare, adica efectele sale nedorite asupra altor parti ale organismului, chimistii modifica molecula de chinina.

Pentru aceasta, ei urmaresc mai intai drumul medicamentului in organismul uman, observa efectul acestuia asupra diferitelor organe, si apoi modul in care organismul prelucreaza respectiv medicamentul.

Aceste observatii le dau posibilitatea sa "redeseneze" molecula, pentru a crea una noua. In acest fel au fost puse la punct antibiotice din ce in ce mai eficace. Aceste medicamente au proprietatea de a bloca inmultirea bacteriilor care sunt la originea maladiilor. Pentru a gasii antibioticul care va actiona asupra unei anumite bacterii, se face o antibiograma. Bacteriile care se banuiesc a fi responsabile de infectia pe care vrem sa o tratam sunt puse intr-un mediu hranitor, unde se pot dezvolta. Pe suprafata acestui mediu se picura apoi diferite antibiotice.

Bacteriile nu se mai inmultesc in contact cu antibioticul la care sunt sensibile.

Crearea unui medicament

Intre momentul in care un medicament este creat in laborator si cel in care este introdus in farmacii, pot trece foarte multi ani. Dupa ce sunt stabilite caracteristicile fizice si chimice ale noii molecule, incep testarile. Daca medicamentul este, de exemplu, menit sa actioneze asupra ficatului, el este introdus intr-o cultura de celule ale ficatului. Apoi este introdus intr-un ficat de origine animala. Daca rezultatele sunt incurajatoare, incep testarile pe animale.

Cercetatorii evalueaza atunci eficacitatea noului produs, modul in care se raspandeste in organismul viu, efectele sale secundare. Daca rezultatele sunt satisfacatoare, se incep testarile pe oameni, sub un strict control medical. Dupa numeroase teste, care pot dura mai multi ani, medicamentul primeste sau nu autorizatia de a fi scos pe piata.

Antibioticele

Antibioticele sunt medicamente care impiedica dezvoltarea bacteriilor sau le distrug. Antibioticele se mai folosesc in tratarea bolilor infectioase cum sunt : gripa, tuberculoza.

In functie de structura moleculei lor, antibioticele ataca bacteriile in mod diferit.

O bacterie este formata dintr-un nucleu si o citoplasma inchise intr-o membrana exterioara si protejate de un invelis exterior. Un antibiotic cum este penicilina ataca si distruge invelisul exterior al bacteriei. Altele (streptomicina) distrug membrana care inveleste citoplasma, iar altele (tetraciclina) actioneaza direct asupra nucleului.