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Apesar de alguns casos terem sido reconhecidos há longos anos, a história da descoberta da essencialidade de certos elementos químicos, designadamente os vestigiários, é relativamente recente e está intimamente associada ao desenvolvimento de métodos analíticos apropriados à detecção de micro – quantidades desses elementos, bem como à possibilidade de preparação de dietas alimentares isentas dos mesmos, a fim de se poder averiguar os efeitos da sua carência.Uma análise cuidada da variedade de compostos e processos que a biologia utiliza, permite estabelecer , em termos gerais, as funções de cada um dos elementos biológicos. Todavia, o facto de cada elemento poder assegurar mais do que uma função e o facto de existirem funções semelhantes asseguradas com a participação de elementos diferentes, implica que cada elemento deverá ser ajustado ou sintonizado para cada função específica, certamente através da sua combinação com espécies químicas adequadas.
Principais funções de elementos químicos biológicos (macro e micro nutrientes)
| Funções |
Elementos Químicos |
Processo Químico e Observações |
| Funções electroquímicas;
controlo osmórico; transmição de mensagens |
Na, K, Cl, Mg, Ca, SO2- |
Em solução aquosa, na forma
de iões livres; transporte de carga |
| Formação de estruturas |
H, O, C, N, P, S, F, Ca, Si, Mg |
Formação de compostos orgânicos
ou sais pouco solúveis; "Cross-linking" nos tecidos conjuntivos |
| Catálise ácida |
Zn, Ni (?) |
Em enzimas; reacções de hidrólise;
degradação de alimentos |
| Catálise de reacções redox |
Fe, Cu, Mn, Mo, Se |
Em proteínas ou enzimas;
reacções com o oxigénio e seus produtos de redução, inibição
da peroxidação de lípidos (Se) |
Assim, o cálcio pode ser usado como formador de estruturas, combinado com fosfato ou carbonato, mas pode também actuar como desencadeador de certos fenómenos, como a contracção muscular, associando-se às proteínas envolvidas no processo. Em contraposição, pode citar-se o caso do ferro, manganês e cobre, constituintes de três superóxidos dismutases, enzimas que catalisam a dismutação do superóxido em oxigénio e peróxido de hidrogénio, uma mesma função assegurada por elementos diferentes, provavelmente para operar em circunstâncias também diferentes.
Podem, contudo, esquematizar-se as funções principais dos elementos biológicos, não desprezando o aspecto da modulação das propriedades de cada elemento essencial através da sua combinação com outra espécie química adequada. Entre estas funções predominam as relativas à catálise enzimática de reacções de vários tipos, à formação de moléculas biológicas e de estruturas de suporte (ossos, conchas, etc.) e à condução iónica, manutenção do equilíbrio hídrico e da pressão osmótica, para além de outras mais específicas.
Os micronutrientes estão, como seria de esperar, ligados ao primeiro grupo de funções, ainda que não exclusivamente. Deste modo, o silício pode ter funções estruturais, promovendo o entrosamento das fibras de colagénio ou formando esqueletos externos de sílica .
Do mesmo modo, alguns macronutrientes podem ter funções catalíticas. O magnésio, por exemplo, é um activador de várias enzimas.
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