INSTITUTO SERRANO NEVES – AMIGO DO LAGO DA SERRA DA MESA
Helcias Bernardo de Pádua
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Química bioinorgânica (elementos essências)
Metais alcalinos e alcalinos terrosos
parte XVIII (b)-Série-Água
Helcias Bernardo de Pádua - C.F.Bio:00683.01/D tel.:011-9568.0621 - [email protected] -jan./2005
Na maioria das religiões, a água é a “prima-matéria”.
A maior parte das cosmogonias considera a água o mais antigo dos elementos.
Nas culturas judáico-cristãs, é o símbolo do 1º lugar, a origem da criação, a semente, o "men” (M)
“Men” simboliza a água sensível da qual tudo se origina, a “Água Original”.
“M” é a mais sagrada das letras, é masculina e feminina.
Mitos das águas: a cultura haliêutica e seus poderosos significantes ancestrais
G.G. TIAGO (Inst. de Pesca-SP & PROCAM-USP)
(*) Cultura haliêutica = a pesca como arte (arte da pesca): inclui a aqüicultura
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Química bioinorgânica
A “química bioinorgânica pode ser tentativamente definida como a parte da química que estuda os
elementos químicos dentro do contexto especial dos organismos vivos, sejam eles essenciais à vida, mesmo
e até porém necessariamente em pequeníssima escala”.
Os “elementos são ditos essenciais” quando a sua falta no organismo vai causar algum tipo de disfunção,
ou vai debilitar seriamente alguma função orgânica, e a adição desse elemento vai restaurar a saúde
daquele organismo. Desses elementos que o nosso organismo necessita, em maiores quantidades, sete são
metais (Na-sódio, K-potássio, Mg-magnésio, Ca-cálcio, Fe-ferro, Cu-cobre e Zn-zinco), e outros sete são os
não metais (H-hidrogênio, C-carbôno, N-nitrogênio, O-oxigênio, P-fósforo, S-enxofre e Cl-cloro).
Para esses elementos, é relativamente fácil aos cientistas demonstrarem de que forma o nosso organismo se
ressente da falta, ou do excesso de cada um. Muito difícil é mostrar as necessidades do nosso organismo
àqueles elementos que são necessários, aparentemente, em pequenas quantidades, os chamados elementos
"traço". Por exemplo, nossa necessidade básica, (dose diária necessária), de selênio, um desses “traçoelementos”, foi determinada ser entre 50 e 200 µ/dia. Sua falta pode causar sérios problemas de saúde,
enquanto o excesso pode levar à morte. Uma dieta alimentar normal nos providencia a quantidade
necessária desse elemento, de formas a que não necessitamos nos preocupar com sua falta, ou excesso.
Os “traçoelementos” mais importantes são os metais “V-vanádio; Cr-cromo; Mn-manganês; Co-cobalto; Niníquel; Mo-molobdênio e Sn-estânho”, e nos “não metais B-boro; F-fluor; Si-silício; Se-selênio e I-iôdo.
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E no nosso corpo, ... o que acontece ?
O nosso corpo tenta a todo custo manter o pH sangüíneo extraindo minerais dos alimentos e expelindo-os
do organismo. Um pH levemente alcalino do sangue aumenta a oxigenação das células e sua imunidade,
assim o pH do sangue humano está inteiramente relacionado à saúde. Uma pequena variação nesse
sentido dá oportunidade a uma redução desse equilíbrio em todo o sistema, dando oportunidade para que
os seres prejudiciais à nossa saúde, como vírus, bactérias, fungos, que vivem em meios ácidos, com pH
abaixo de 7,0 proliferem.
Com o pH do sangue baixo, as gorduras aderem às paredes das artérias causando doenças do coração,
por exemplo. Gordinhos do meu Brasil, vejam isso.
Doenças causadas pela tireóide são resultantes da deficiência de um mineral, o iodo. Esse elemento só é
absorvido pelo o organismo quando se tem o pH ideal. Por isso, na sociedade atual é freqüente encontrar
pessoas com doenças da tireóide, porque valoriza-se alimentos que orientam um pH baixo ao organismo.
Em resumo, estando o pH do nosso sangue abaixo da normalidade 7,4 estamos propensos a todos os tipos
de doenças: câncer, artrite, diabetes, doenças do coração, fadiga crônica, alergias, além de doenças
causadas por vírus, bactérias e fungos. Uma maneira de manter-se o pH ideal é evitar alimentos com pH
baixo, como café (em torno de 4,0), refrigerante (em torno de 2,0), cerveja (varia de 2,5 a 4,2 dependendo
da marca). O açúcar é um grande rebaixador de pH.
Como curiosidade: - Vejam só, a característica da água no processo de
fabricação da cerveja é importantíssima. Nela se deve encontrar diversos sais
e em quantidades específicas que devem solubilisar os diversos componentes
do grão da cevada maltada. Esses principais sais são: sódio; magnésio; cálcio;
nitratos ; cloretos; nitritos; bicarbonatos. Assim, para a fabricação de uma
cerveja do estilo Pilsen esta carga de sais deve ser baixa ( água mole ) e para
a fabricação da cerveja do estilo stout a água já deve ser com uma carga de
minerais um pouco mais alta ( água dura ). A água com baixo teor de sulfato
de cálcio e alto teor de bicarbonato de cálcio é usada na a fabricação de
cervejas escuras e doces ( menos secas ) como as cervejas Munich, Londres e
Dublin. Essa água deve ser aquecida ate alcançar uma temperatura de 44
graus Celsius com adição de uma pequena quantidade de gesso cervejeiro
que pode ser ( carbonato de cálcio para uma cerveja mais cheia e com corpo.
) e ( cloreto de cálcio para uma cerveja mais seca que para o meu paladar é a
melhor. ). Com pH da água de origem a ser usada no preparo da mistura deve
estar inicialmente entre 5,2 - 5,3, para que se atinja um melhor desempenho
na função da redução do amido em açúcares de cadeia molecular menor, com
o então enquadramento para esse valor.
Qualquer alimento sólido, ou líquido, que prejudique o equilíbrio do pH ideal estará comprometendo a
saúde.
Água mineral
”... uma água mineral de boa qualidade pode suprir as carências minerais do ser humano”. Continuando: “o
pH de uma água mineral deve estar entre 7,0 e 7,5 de pH; -“ a água mineral tem que apresentar sabor de
minerais”, (Barreto, 2003).
As mineralizadas, que tem minerais adicionados artificialmente podem trazer benefícios à saúde.
Elas são normalmente ricas em cálcio, zinco e magnésio. Há algumas que ajudam até a compensar
necessidades especificas do consumidor, como as que contêm enxofre.
Água enriquecida com este mineral alivia dores nas articulações. De fato, algumas substancias
encontradas nas águas minerais são consideradas terapêuticas desde a Antigüidade, outras ainda
despertam a desconfiança dos médicos. As que contam com doses de Lítio, muito consumida nos Estados
Unidos e que prometem efeito calmante, pode ser considerada pelos especialistas pouco eficaz.
Mesmo assim, até a mais básica das águas tem enorme valor para saúde. Afinal 70% do organismo
é composto por ela. Se não bebermos pelo menos 2 litros de água por dia, podemos ficar cansados,
irritados e até com dores de cabeça. Além disso, o organismo fica lento e inchado, pois passa a reter
liquido para evitar a desidratação. Por isso beber água é essencial para quem quer se manter no peso ideal
e com a pele hidratada.
Não devemos esperar ter sede para beber água. Em lugares de clima quente algumas pessoas
chegam a perder três litros de líquidos por dia. Por isso é essencial criar o habito de beber água.
O ser humano elimina, em média, 2,5 litros de água por dia. Essa quantidade de liquido necessita
ser resposta para que o organismo funcione bem. Os alimentos repõem cerca de 1,5 litro de água e o
restante, que complementa o equilíbrio hídrico diário, deve ser ingerido da forma mais pura e natural
possível. A Água Mineral é a forma ideal para completar as necessidades diárias de águas no organismo.
Ela é fresca, leve, cristalina, saudável, pura, natural e isenta de qualquer mistura química.
Só no mercado brasileiro existem mais de 3 centenas de marcas de águas minerais, porém o nosso
consumo ainda é pequeno, principalmente se levarmos em conta que somos o sexto produtor de mundial
de água mineral. Segundo a Associação Brasileira da Industria de Águas Minerais a média de consumo
anual de água no país é de 25 litros por pessoa, muito aquém dos dois litros diários recomendados pela
OMS para nos mantermos hidratados.
O mercado oferece opções várias devendo indicar no rótulo das embalagens, para que aquela água
é apropriada, assim: a água radioativa, favorece a digestão e pode ter efeito anti-inflamatório; a água com
cálcio é para quem não consegue suprir a dose diária do mineral; a água com ferro é usada no tratamento
de anêmicos e como estimulante do apetite, devendo ser evitada por mulheres na menopausa; a água com
flúor previne cáries e outros problemas dentários; a com iodo ajuda no tratamento de inflamações na
faringe e nas adenóides, auxiliando também na regulação das funções da tiróide; com magnésio atua como
relaxante muscular, sendo indicada para quem tem pressão alta.
Os metais alcalinos
Este grupo representa o lítio (Li), sódio (Na), potássio (K), rubídio (Rb), césio (Cs) e frâncio (Fr).
Estes metais são muito semelhantes, porém não são encontrados juntos, por causa dos seus diversos
compostos e do tamanho dos íons.
O nome alcalino vem de “álcali”, significando cinza das plantas, nas quais podemos encontrar em destaque
o sódio e o potássio, elementos utilizados em pequenas quantidades para fabricar sabão e alguns produtos
de limpeza. Este grupo, assim como o grupo dos metais alcalinos terrosos forma óxidos de caráter mais
básicos, nos quais o elemento ligado ao oxigênio é um metal com baixo número de oxidação.
Os metais alcalinos possuem somente um elétron de valência que pode participar das ligações, e esse fato,
associado ao grande tamanho dos átomos e à natureza difusa do elétron externo, tem como conseqüência o
caráter mole dos mesmos, sua baixa energia de coesão (força que mantém os átomos unidos no sólido) e a
fraqueza das ligações. São extremamente leves. Como seus átomos são grandes, apresentam densidades
muito baixas, sendo inferiores ou pouco maiores que a densidade da água.
Os metais alcalinos não são encontrados livres na natureza. Reagem com quase todos os metais.
Eles são chamados de metais alcalinos, porque reagem com a água, formando hidróxidos (metal + OH, =
metal alcalino), chamados comumente de álcali.
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Os metais alcalinos terrosos
O termo "terrosos" no nome do grupo é da época da alquimia, onde os alquimistas medievais,
chamavam as substâncias que não se fundiam e não sofriam transformações com o calor (com os meios de
aquecimento da época), de "terrosos". Esses elementos, são metais e apresentam uma alta reatividade
para ocorrerem livres na natureza. Ocorrem sob a forma de compostos, como cátions +2, ou seja, possuem
dois elétrons na camada de valência, última camada de elétrons.
No grupo estão o: Berílio-Be, Magnésio-Mg, Cálcio-Ca, Estrôncio-Sr, Bário-Ba, Rádio-Ra. São átomos
grandes, mas menores que os correspondentes alcalinos, pois a carga adicional no núcleo atrai mais
fortemente os elétrons. Analogamente também os íons são grandes, mas são menores que os outros,
especialmente porque a remoção de dois elétrons aumenta a carga efetiva.
Quando em estado de vapor, permanecem sob a forma de átomos, e não de moléculas diatômicas, como
ocorre nos metais alcalinos. Têm cor branco prateada.
Como os átomos dos metais alcalino-terrosos possuem maior massa atômica, porém menores que os dos
metais alcalinos, os elementos pertencentes a esse grupo têm densidades maiores que os do grupo dos
alcalinos. Ambos, os seus íons, (dos metais alcalinos e dos íons dos metais alcalino-terrosos), apresentam
configuração eletrônica de gás nobre.
Nos organismos animais, (consumidores), tanto o magnésio quanto o seu irmão maior, o cálcio,
(alcalinos terrosos), estão presentes nos seus fluidos corpóreos, mas de uma forma diferente daquela dos
metais alcalinos. O grandalhão potássio, (alcalino), também é bombeado para dentro das células, mas é
o íon cálcio que se acumula nos fluidos intracelulares, juntamente com o seu menor íon, o magnésio ,
(dentro das células). Tanto o magnésio quanto o cálcio são essenciais aos mamíferos.
O nanico íon magnésio , (por assim dizer), é aparentemente essencial para o funcionamento do sistema
neuromuscular, de formas a que ele é encontrado em todas as células do nosso corpo, mas em
concentrações elevadas ele pode levar ao colapso do sistema nervoso central.
Afortunadamente, os rins excretam o magnésio com muita facilidade, de formas a que raramente irá
ocorrer o envenenamento por magnésio. Além de suas funções bioquímicas específicas, compostos
inorgânicos do magnésio, como o hidróxido e o sulfato (sal de Epson) são indicados contra a acidez
estomacal.
As criaturas com “esqueletos internos” usam “apatita” nos ossos, unhas e dentes: a apatita é um
composto hidroxi fosfato de cálcio muito insolúvel, de fórmula Ca5(OH)(PO4)3, de formas a que baixa
ingestão de cálcio, principalmente durante a infância, produz pessoas com poros nos ossos, que são mais
sujeitos a quebras, e pode levar ao problema de osteoporose na velhice. Os “esqueletos externos” de
organismos como corais e conchas marinhas são constituídos de outro composto insolúvel de cálcio, o
“carbonato de cálcio”.
(*) Uma parte da medicina dita alternativa recomenda a ingestão de pó de casca de ostras para regular o
teor de cálcio no organismo de pessoas carentes, ou com deficiência no metabolismo normal desse íon.
Lembremos de Cleópatra, (a grega rainha do Egito), na sua inteligente e rica dieta, bebendo vinagre
(ácida) numa taça com pérolas (alcalino). Bela e sábia mulher.
Os íons cálcio são os responsáveis pela contração muscular, como os batimentos cardíacos, e muitas
variedades de cãibras podem ser relaxadas pela ingestão desse mineral. Já o magnésio atua como
relaxante muscular, sendo indicada para quem tem pressão alta.
1. O magnésio-Mg é o sexto elemento mais abundante na crosta terrestre (27.640 ppm ou 2,76%); - sais
de magnésio ocorrem na água do mar em proporção de até 0,13%; tem-se montanhas inteiras
constituídas pelo mineral dolomita [MgCO3.CaCO3;; - o magnésio ocorre também em série de
minerais do grupo dos silicatos, como olivina (Mg,Fe)2SiO4, talco Mg3(OH)2Si4O10, crisotilo
Mg3(OH)4Si2O5 (asbesto) e micas, como K+[Mg3(OH)2(AlSi3O10)]2. O cálcio-Ca é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre (46.000 ppm ou 4,66%), ocorrendo
por todo o mundo na forma de muitos minérios comuns; - tem-se vastos depósitos sedimentares de
CaCO3 formando montanhas inteiras de calcário, mármore e greda (os penhascos brancos de Dover),
incluindo também os corais; et.: - embora o calcário seja essencialmente branco , em muitos lugares ele
apresenta coloração amarela, laranja ou marrom, devido à presença de traços de ferro; - vê-se duas
formas cristalinas de CaCO3, a calcita e a aragonita, sendo a calcita a mais comum: apresenta cristais
romboédricos incolores; - a aragonita é ortorrômbica, geralmente de cor vemelha-castanha ou
amarela, o que explica a cor da paisagem da região do Mar Vermelho, das Bahamas e dos rochedos da
Flórida; - o cálcio também é encontrado na fluorapatita [3(Ca3(PO4)2.CaF2] sendo industrialmente
importante como fonte de fosfato. O gesso CaSO4.2H2O e anidrita CaSO4 são minerais abundantes
Dolomita: - é uma rocha de origem calcária que foi recristalizada pela natureza. A Dolomita tem
em média 30% de cálcio, 20% de Magnésio e cerca de 8% de outros minerais. É extraída de rochas ou
jazidas através de um processo higiênico, e depois triturada em moinhos elétricos. A dolomita deriva do
termo dolomito, criado pelo geólogo francês Déodat de Gratet de Dolomieu, descobridor da substância.
Pode conter ferro, alumínio e sílica na composição
3. Propriedades da dolomita: - absorve líquidos, gases, substâncias tóxicas e odores desagradáveis; refresca o organismo eliminando a febre; - absorve venenos e toxinas, purificando o organismo; - é
analgésico, pois combate facilmente dores de cólicas; - cicatriza feridas com facilidade por causa da
sílica e alumínio que contém; - indicada no tratamento de picadas e ferroadas venenosas, varizes,
úlcera varicosas, flebites
4. Uso externo da dolomita: : - em forma de cataplasma - compressas, como máscaras de beleza, trata
acne, espinhas, manchas, limpa a pele; - em banhos - tronco, assento, escalda-pés, lavagem vaginal,
lavagem intestinal, usado em hidromassagens; - em bochechos ou gargarejos - indicado para
amigdalites, faringites, aftas, gengivites, rinites, sinusites; - em pó - sobre feridas, frieiras, assaduras.
Sódio e potássio
Como mencionado, o sódio-Na e o potássio-K são essenciais. Nós necessitamos de pelo menos 1,0 mg.dia
de sódio em nossa dieta, mas em nossa cultura ocidental, habitualmente ingerimos muito mais do que isso.
É muito mais comum a deficiência de potássio no nosso organismo.
O fato noticioso mais corriqueiro sobre essa deficiência e da ação de suprir vem das práticas
esportivas: -jogadores de futebol, tênis, etc., muitas vezes são submetidos a dietas ricas em bananas para
evitar cãibras, contrações espasmódicas musculares bastantes doloridas. (o Guga,-manésinho da ilha,floripa- nosso ídolo no tênis, que o diga). Bananas, e mesmo café, são ótimos provedores de íons potássio
para o organismo.
O potássio quando em excesso no nosso organismo raramente é motivo de preocupação, ao contrário
do que acontece com o sódio que pode vir a causar altas pressões arteriais, o que pode vir a ser fatal.
Pessoas com problemas de pressão alta, os chamados hipertensos, têm de controlar cuidadosamente a
ingestão de sal, a tal ponto que o próprio mercado já coloca à disposição marcas de sal comerciais
contendo até 40% menos sódio, mas com agregação do iodo.
A função básica dos íons sódio e potássio é a de contrabalancear as cargas negativas associadas a
grupos funcionais orgânicos em proteínas, além de manter a pressão osmótica dentro de nossas células,
evitando que elas entrem em colapso.
A pressão osmótica funciona a partir do seguinte princípio: se duas soluções aquosas, uma
concentrada e outra diluída são separadas por uma membrana semi permeável (digamos o sangue, rico em
sais, separado do protoplasma da célula pela membrana citoplasmática), então a água da solução diluída
vai atravessar a membrana diluindo a solução de maior concentração, para que em ambos os lados da
membrana as concentrações se tornem iguais. Simples não! O meio de maior concentração sempre recebe,
ou seja ganha, procurando assim se igualar ao outro.
Sem a função reguladora do sódio e do potássio, a quantidade de água no interior das células
fatalmente passaria para a corrente sangüínea, causando o colapso celular, e a vida, como a conhecemos,
não existiria. Pois é....
Diferentemente da química inorgânica tradicional, onde tratamos o íon sódio e o íon potássio como
similares, o mundo biológico discrimina ambos de forma precisa. As células do nosso organismo
bombeiam o sódio para fora do citoplasma (o protoplasma da célula, excluído o núcleo) e bombeiam o
potássio para dentro, através de enzimas seletivas que contém "cavidades" onde cabem ou o pequeno íon
sódio, ou o gigante potássio. Além do tamanho do íon, essas enzimas específicas reconhecem a quantidade
de energia necessária para desidratar o íon, ou melhor perder água, pois que, com suas águas de
hidratação, (maior quantidade de água), o íon não cabe na cavidade específica. Nesse caso é o sódio que sai
perdendo, pois é mais difícil retirar suas águas de hidratação, (o sódio é bem mais hidratável, por assim
dizer), de forma a que a ligação do potássio com sua enzima específica é sempre favorecida em termos
energéticos.
Esse controle enzimático sobre as concentrações de sódio e potássio dentro e fora das células produz
um potencial elétrico através da membrana celular que é vital para a realização de muitos dos processos
básicos do organismo, como a geração dos sinais elétricos rítmicos do coração, a incessante separação de
solutos tóxicos dos não tóxicos do sangue pelo fígado. A atividade elétrica do nosso cérebro também é
dependente dessa troca potássio/sódio, e até nossos olhos dependem dela para manter a nossa visão, isto é,
do índice de refração de nossas lentes oculares.
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Conclusão
Tanto entre os metais representativos quanto entre os de transição(*), existem exemplos de íons
metálicos que são indispensáveis à vida. É provável que em todos os processos bioquímicos tais íons
metálicos estejam envolvidos, direta ou indiretamente, e o conhecimento de suas propriedades e funções
nos organismos vivos é o que busca a parte da química chamada de química bioinorgânica.
(*)Metais de transição: são os metais do grupo 3 ao grupo 12, na tabela periódica, desde o escândioSc, vanádio-V, cromo-Cr, ferro-Fe, cobalto-Co, cobre-Cu, prata-AG, ouro-Au, zinco-Zn,
cádmioCd, mercúrio-Hg, entre outros, que possuem elementos formadores de materiais fortes e
duros, que são bons condutores de calor e eletricidade e que têm pontos de ebulição e de fusão
muito elevados. Compostos coloridos, paramagnéticos e bons catalisadores.
Essa é uma ciência de desenvolvimento relativamente recente, embora o uso de compostos
inorgânicos em medicina remontem aos tempos da alquimia, e cujo crescimento está relacionado à nossa
necessidade de conhecermos melhor os nossos próprios processos biológicos, e os processos que ocorrem
na natureza em geral. Em uma última e ampla análise, a nossa saúde e a saúde do nosso planeta estão
diretamente relacionadas aos processos bioinorgânicos, de formas a que não é necessário enfatizar demais
a importância dessa nova ciência.
Nesses nossos tempos de desenvolvimento do conhecimento genético e da biotecnologia associada, a
bioinorgânica passará a ter um valor agregado ainda maior. Será possível no futuro, desenvolver plantas
geneticamente modificadas para que não absorvam o alumínio ou outro íon perigoso do solo diminuindo a
toxicidade e ao mesmo tempo aumentando a produtividade de culturas feitas em terras pobres, caso o
mecanismo da absorção dos diversos íons pelas raízes das plantas forem bem compreendidos.
Já é disponível a tecnologia de se utilizar leveduras, "fermentos" biológicos, para a remoção de
metais pesados, como o cobre, de locais contaminados: as leveduras de fato se alimentam do cobre,
digerindo-o. A posterior destruição daqueles organismos permite a recuperação do metal e a sua
reciclagem. O mercúrio também pode ser recolhido de ambientes contaminados através do uso de
microrganismos. Várias outras tecnologias relacionadas estão sendo desenvolvidas por grupos do mundo
inteiro. Isso é biotecnologia.
Finalmente, como apontado, é indispensável uma melhor compreensão daqueles processos
bioinorgânicos envolvendo metais que não ocorrem nos seres vivos, mas que podem (e alguns deles o são)
utilizados farmacologicamente para o tratamento de moléstias, e daqueles que são simplesmente tóxicos e
cuja intoxicação poderá ser controlada e revertida, e ainda daqueles traçoelementos cujas funções vitais ao
homem e ao meio ambiente vivo são ainda desconhecidas. O trabalho dos bioquímicos inorgânicos
certamente é imenso, mas suas recompensas certamente serão proporcionais.
(**) o relatado acima não substitui as orientações do profissional de saúde, (médico).
Bibliografia recomendada: - Consultar parte XX – Série ÁGUA
“... os povos se fazem conhecer pelos seus hábitos alimentares, crenças, mitos, lendas e idiomas,
... e nós passamos a ser amigos de um povo quando essas características se tornam familiares”.
M. C. Teodoro Sanches (Palestra: Contribuição dos negros à cultura brasileira
Oficinas para Agentes Multiplicadores de Tradições Orais
em Vivências Africanas/S.M.C-SP/SP-17/11/04)PÁDUA01/05
PÁDUA01/05