A química e a física explicam nosso sistema digestivo

A química e a física explicam nosso sistema digestivo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS

CENTRO DE CIÊNCIAS E tecnologias

Departamento de química

camila.bortolato@gmail.com

A química e a física explicam nosso sistema digestivo

O aparelho digestivo é o sistema responsável, através dos alimentos e líquidos que são ingeridos, pelos nutrientes necessários para diferentes funções do organismo: crescimento, reprodução, locomoção, etc. Isso ocorre com a produção de uma série de reações complexas químicas e físicas para desenvolver adequadamente a estrutura básica do seres humanos.

Nossa alimentação também é responsável para a produção de energia. A energia obtida, em temperatura constante, é utilizada na formação do trabalho responsável de cada órgão.

Fonte: www.ufsc.br

Figura 1: Com as enzinas (catalisadores) as reações químicas, em nosso organismo, ocorrem em menor energia para que aconteça as reações.

O sistema digestório humano é formado por um longo tubo musculoso, ao qual estão associados órgãos e glândulas que participam da digestão. Apresenta as seguintes regiões: boca, faringe, esôfago, estômago, intestino delgado, intestino grosso e ânus.

Ao longo do aparelho digestivo, existem glândulas que produzem substâncias químicas fortes: ácidos, bases e enzimas - os catalisadores naturais do nosso organismo. Estas substâncias atacam os alimentos, para serem reagidos, ocorrendo a diminuição do seu tamanho. Deste modo, eles serão absorvidos através do sistema circulatório.

Na boca, ocorre o processo de salivação e as ações mecânicas conhecidas como mastigação e deglutição. Na presença de alimentos na boca serão estimuladas as glândulas salivares para que ocorra secreção da saliva além de sais e outras substâncias. A saliva contém a enzima amilase salivar ou ptialina. Essas enzimas ajudam a serem digeridos o amido e outros polissacarídeos, reduzindo-os em compostos menores. Os carboidratos, ou seja, o amido, a celulose e os açúcares, são as principais fontes de energia do corpo.

A mastigação é produzida por dentes. Após o processo de mastigação, ocorre a presença de resquícios de açúcares que devem ser removidos adequadamente através da escovação. Na nossa boca, existem milhares de bactérias, que ao se alimentarem dos açúçares, eles produzem compostos ácidos que reagem com os nossos dentes, formando as cáries. Em cremes dentais e na água potável existem pequenas quantidades de íons fluoretos, F-(cerca de 1ppm). Esses íons são importantes, pois tornam o esmalte do dente mais duros, reagindo com a hidroxiapatita (um complexo de cálcio, presente no dente) formando o esmalte na superfície do dente, a fluorapatita. Em quantidades maiores que 2ppm de íons fluretos em contato com os dentes, poderá ocorrer a descoloração. A descoloração é o surgimento de manchas nos dentes pelo excesso de esmalte formados nos dentes.

O alimento, ao ser transformado em bolo alimentar na boca, é deglutido e depois são transportados para faringe ao estômago com início de movimentos peristálticos.

No estômago, os músculos deste órgão se contraem fortemente dissolvendo o cimento intercelular dos tecidos dos alimentos, auxiliando a fragmentação mecânica iniciada pela mastigação. Na parte interna deste órgão, existem milhões de minúsculas glândulas. Essas glândulas produzem um liquido digestivo, o suco gástrico. Este contém muco, enzimas, sais e ácido clorídrico. O ácido clorídrico presente na enzima é tão acido que o seu pH é cerca de 1,7.

pH

Soluções aquosas comuns

1-2

corrosivo

2-3

Suco de limão, vinagre

3-4

Refrigerante, suco de limão

3-6

Chuva acida

4-5

Suco de tomate, cerveja

5-7

urina

6-7

leite

6,8-7,5

Água de torneira

7-8

Sangue, saliva

9-10

detergente

10-11,5

amônia

13-14

corrosivo

As glândulas de revestimento do estômago produzem uma substância enzimática chamada pepsinogênio.

Por ação do ácido clorídrico, o pepsinogênio transforma-se em pepsina. A pepsina é uma enzima que catalisa a digestão de proteínas promovendo, o rompimento das ligações peptídicas formando os aminoácidos.

As proteínas são as principais matérias-primas para o crescimento, construção e reconstrução das partes de nosso corpo. Elas são um conjunto de combinações de ate 11 aminoácidos. Uma molécula formada a partir de dois ou mais aminoácidos é chamada de peptídeo.

Uma molécula de proteína é um conjunto de peptídeos de até 20 aminoácidos.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Portal:Bioqu%C3%ADmica

Figura 2: Parte de uma cadeia protéica mostrando as ligações peptídicas

A mucosa gástrica é recoberta por uma camada de muco, que a protege da agressão do suco gástrico, bastante corrosivo. Apesar de estarem protegidas por essa densa camada de muco, as células da mucosa estomacal são continuamente lesadas e mortas pela ação do suco gástrico. Por isso, a mucosa está sempre sendo regenerada.

A digestão do quimo (massa cremosa acidificada e semilíquida de bolo alimentar) ocorre predominantemente no duodeno.

No duodeno atua também o suco pancreático, produzido pelo pâncreas, que contêm diversas enzimas digestivas. Outra secreção que atua no duodeno é a bile, produzida no fígado e armazenada na vesícula biliar.

O quimo entra em contato com enzimas álcalis (pHs 8 e 9) no duodeno, neutralizando-o e interrompendo a ação de enzimas do estômago (as substâncias enzimáticas do estômago só reagem em fase ácida).
O suco entérico, que é produzido pelo próprio duodeno, é uma enzima que ocorre a quebra de dissacarídeos em monossacarídeos e a quebra dos peptídeos produzindo aminoácidos. Ocorre também a quebra formando nucleotídeos.

Figura 3: reação ácido-base da sacarose produzindo uma glicose e frutose

enzima

Fonte: www.qmc.ufsc.br

Figura 4: reação responsável para formação de aminoácidos

A vesícula biliar se contrai e envia bile através do canal biliar no interior do duodeno. Os sais biliares, que são produzidos na bile, têm ação igual a detergentes: emulsificação de gorduras (fragmentando suas gotas em milhares de microgotículas).O pH da bile oscila entre 8,0 e 8,5.Essa reação é conhecida pelo nome saponificação:

Atrás do estômago se localiza o pâncreas. O pâncreas é uma glândula de dupla função: produção do suco enzimático para a digestão e o outro, é a produção dos hormônios. Com a presença de bicarbonato de sódio, com pH 8,0, as enzimas presentes nesse órgão digerem os lipídeos, o restante do amido e os ácidos nucléicos . Essa enzima é tão poderosa, que se permanecesse no pâncreas, ela começaria a digerir o próprio tecido pancreático. Por isso que essas enzimas atuam no duodeno e no intestino delgado.

Os ácidos nucléicos são polímeros de elevada massa molar e que tem um papel principal na síntese de proteínas e no fenômeno da hereditariedade.

Os ácidos nucléicos pertencem ao grupo prostético, que estão presentes nas proteínas conjugadas. Existem 2 tipos de ácidos nucléicos: ácidos ribonucléicos (RNA) e ácidos desoxirribonucléicos (DNA).

Fonte: www.gntilfafe.blogspot.com

leiwenwu.tripod.com

Figura 5: estruturas moleculares do DNA e RNA respectivamente

Tanto o DNA como o RNA apresenta uma cadeia de poliéster formado por: ácido fosfórico com um açúcar, através dos grupos alcoólicos.

Fonte: www.accessexcellence.org

figura 6: composição de bases que formam as cadeias polinucleotídica do RNA e o DNA

O intestino delgado tem um revestimento interno não liso, para que ocorra contrações e relaxações dos músculos pertencentes a ele. Assim os nutrientes são absorvidos por estarem na grande superfície do revestimento interno do intestino. No intestino, as contrações rítmicas e os movimentos peristálticos das paredes musculares, movimentam o quimo, ao mesmo tempo em que este é atacado pela bile, enzimas e outras secreções, sendo transformado em quilo.

No intestino delgado, sendo um pH neutro,ocorre a absorção dos sais minerais e as vitaminas.

Os sais minerais são necessários para diversas funções: o sódio e o potássio pra produzirem impulsos nervosos, o cálcio para formação dos ossos e dentes e o fósforo para liberação de energia dos alimentos.

As vitaminas são substâncias químicas presentes em frutas e verduras e são necessárias para o crescimento e manutenção para evitar infecções. Por exemplo, a vitamina C, o ácido ascórbico, é encontrada em várias frutas, tais como: laranja, limão, acerola, etc.

Figura 7: estruturas moleculares de vitaminas

Nessa fase, os nutrientes da digestão já foram reduzidos a moléculas como aminoácidos, glicoses e triglicerídeos. Eles são atravessados nas células de revestimento e entram no sistema sanguíneo. Ao final do intestino delgado a digestão acaba, mas a absorção ainda não. Para impedir a perda de água (ela ainda esta presente no intestino delgado juntamente com os sais minerais). Para impedir a perda, elas são reabsorvidas no intestino delgado.

Fonte: www.colegiosaofrancisco.com.br

Figura 8: célula do corpo humano

Este órgão produz a formação de fezes ao serem retirados os nutrientes ainda presentes no alimento digerido. O reto, parte final do intestino grosso, se enche de fezes para serem defecadas por relaxamento e cederem os músculos anais permitindo a eliminação das fezes.

Ao conhecermos o sistema digestivo, é possível entendermos o porquê de diversas doenças como, por exemplo, a gastrite (excesso de ácido gástrico) e para que serve o leite de magnésio na cura dessa doença (o leite de magnésio nada mais é que o hidróxido de magnésio). Em baixas concentrações que podem ser digeridas, o leite de magnésio, ajuda aumentar o pH do estômago diminuído as dores. Em excesso de ácido no estômago pode ocorrer corrosão do tecido gástrico, a úlcera.

Um outro bom exemplo que podemos entender é o porquê de devemos comer proteínas diariamente, pois eles que fazem parte da produção de ácidos nucléicos e peptídeos.

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