Química bioinorgânica (elementos essencias)
Metais alcalinos e alcalinos terrosos
parte XVIII (b)
Helcias Bernardo de Pádua - C.F.Bio:00683.01/D  -
tel.:011-9568.0621 - helcias@portalbonito.com.br  -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

• 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, ou necessários em pequeniníssima 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 “traço-elementos”, foi determinada ser entre 50 e 200 /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; Ni-níquel; Mo-molobdênio e Sn-estânho”, e nos “não metais  B-boro; F-fluor; Si-silício; Se-selênio e I-iôdo.

• 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 inicialmemte entre 5,2 - 5,3, para que se atinja  um melhor desempenho na função da redução do amido em açúcares de cadeia molecular menore, com a então reduç~]ao nesse 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 antiinflamatório; 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.

• 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 organísmos 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 o sue 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 minerais 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

3. 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

4. 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

5. 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 suorir 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, 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.
 
• 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 metalicos 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 escândio-Sc, 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 bioquimicos 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