Minerais

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MINERAIS
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Elemento químico inorgânico da dieta;
Participantes ativos de reações enzimáticas, com especificidade de função;
Ocorre em quantidades mínimas nos alimentos e no organismo;
Deficiência causa desordens metabólicas (reestabelecimento na dieta resolve);
Nos alimentos, compreendem um grupo numeroso e diverso de elementos e íons complexos 
INTRODUÇÃO
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CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS
Existem formas diferentes de classificação para os minerais:
 localização preferencial dos tecidos específicos ou órgãos;
 concentração no organismo;
 significância nas funções vitais. 
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Classificação pela distribuição em tecidos e órgãos
São agrupados em três classes:
1. Localizados nos tecidos ósseos (cálcio, magnésio,
 estrôncio, berilo, fluor, bário, titânio, rádio e 
 outros)
2. Localizados no sistema retículo-endotelial (ferro, magnésio, prata, cromo, níquel, cobalto e outros)
3. Uniformemente distribuídos nos tecidos ( sódio, potássio, enxofre, cloro, lítio, rubídio e césio)
Obs:. Essa classificação tem maior aplicação para
 toxicologistas e radiologista, que para 
 bioquímicos e fisiologistas
 
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Limitações dessa classificação:
 Podem predominar em um sistema, mas estar presente em outro;
Ex:. Fósforo (osteotrópico, porém, encontrado no
 ambiente interno do organismo)
 Maior predominância em um tecido, não garante seu significado no crescimento e funcionamento do mesmo;
Ex:. Cobre e cobalto (acúmulo no fígado via 
 alimentação)
 Existem minerais que não podem ser classificados em nenhum dos grupos acima 
Ex:. Iodo (tireóide e ovário)
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Classificação baseada no critério quantitativo
São divididos em três classes, de acordo com seu conteúdo no animal:
1. Macroelementos - presentes em maior 
 quantidade 
Ex:. Cálcio, fósforo, potássio, sódio, cloro, enxofre
 e magnésio
2. Microelementos - presentes em quantidades 
 baixas
Ex:. Ferro, zinco, flúor, molibdênio, cobre, 
 manganês e outros
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3. Elementos traços - quantidades muito pequenas 
Ex:. Cobalto, mercúrio, níquel, prata, bário e
 outros metais pesados
Limitações dessa classificação
 falta segurança na resposta ao papel de cada elemento mineral individual no organismo;
 não se pode julgar a eficiência do mineral pela quantidade presente no organismo.
 
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Classificação baseada na função biológica dos minerais
Principal classificação para fisiologistas, bioquímicos e especialistas em nutrição. São agrupados da seguinte forma:
1. Elementos essenciais 
Devem atender a quatro critérios:
 presente em concentrações constantes nos tecidos sadios de todos os animais (pequenas variações entre espécies)
 
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 deficiência na dieta adequada em outros 
 nutrientes, resultam no aparecimento de 
 anormalidades estruturais e/ou fisiológicas;
 adição do elemento deficiente evita ou recupera 
 a anormalidade surgida;
 anormalidades de deficiência devem ser
 acompanhadas por alterações bioquímicas
 específicas (prevenidas ou revertidas com a 
 remoção da deficiência)
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 Obs:. Os minerais essenciais são indispensáveis para manutenção do equilíbrio orgânico
Ex:. Cálcio, fósforo, magnésio, sódio, potássio, ferro, cobre, cobalto, manganês, cloro, enxofre, iodo, zinco, flúor e outros
2. Elementos não essenciais
São aqueles que em sua falta, não existem sintomas de deficiência no organismo, ou podem estar presentes, porém, sem nenhuma função.
Ex:. Alumínio, antimônio, boro, chumbo, mercúrio, ouro, prata, rubídio, titânio e outros 
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3. Elementos potencialmente tóxicos
Quase todos os elementos minerais são tóxicos se ingeridos em excesso
A toxicidade depende de fatores, como:
- tipos de elemento;
- composto químico no qual está presente;
- espécie e idade do animal que o consome.
 
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FUNÇÕES DOS MINERAIS
 Divide-se as funções em basicamente três tipos:
1. Papel plástico
Como constituintes da estrutura esquelética do corpo
Cálcio e fósforo são os principais, e estão presentes no tecido ósseo na forma de hidroxiapatita
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2. Papel eletrolítico
Manutenção do equilíbrio iônico: 
 - quando os líquidos do organismo são eletricamente neutros, ou seja, a soma de íons positivos (cátions) seja equivalente a soma de íons negativos (ânions)
 - o cloreto de sódio é o principal 
 
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Manutenção da pressão osmótica:
 - extracelular é mantida pelo sódio, cloro e íons bicarbonato
 - dentro da célula é mantida pelo potássio, magnésio e compostos orgânicos 
 - manutenção dessa pressão é vital 
 
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3. Papel catalítico
Participam diretamente com catalisadores em algumas reações químicas no organismo (coagulação sanguínea por exemplo) ou indiretamente como componentes de enzimas.
Ferro, iodo, cobalto, zinco, magnésio, cálcio, etc.
Obs:. Pode ocorrer de um mesmo elemento
 exercer as três funções 
Ex:. Cálcio (função catalítica na coagulação sanguínea, eletrolítica no balanço de fluídos e plástica na formação dos óssos)
 
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MINERAIS E O SISTEMA ENZIMÁTICO
 Capacidade catalisadora das enzimas está nos centros ativos (resíduos de aminoácidos), o restante da cadeia polipeptídica é para manter esses centros na orientação espacial certa para desempenhar a função catalítica 
 A catálise necessita não só de enzima e substrato,
mas também de cofatores (coenzimas e íons metálicos)
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 As enzimas que necessitam de metais para alcançar sua atividade máxima são classificadas em:
a) Metaloenzimas ou metalocoenzimas
O metal é parte integrante da molécula da enzima e não pode ser removido
Metais mais comuns: Cu, Fe e Zn
Pode haver dois metais diferentes na mesma enzima 
Ex:. Citocromo oxidase (Fe e Cu)
 Xantina oxidase (Fe e Mo)
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 b) Metais ativadores de enzimas
O metal não é firmemente ligado à enzima, uma vez extraído, a estabilidade continua
Metais ativadores: Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Zn, Cr, 
 Cu, Mn, Fe, Co, Ni, Al
Mecanismos envolvendo metais e propriedades catalíticas das enzimas
O metal é necessário somente para atividade máxima da enzima
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 Metal como parte do centro ativo da enzima:
 aumento na seletividade da enzima em relação ao substrato;
 reações de oxidação e redução envolvendo transferência de elétrons na catálise
Metal com função ativadora:
 metal facilita a ligação do substrato à enzima;
 íon metal se liga ao substrato e enzima ao mesmo tempo;
 metal forma complexo com o substrato ou coenzima e facilita a combinação com o centro ativo;
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 íon metal se liga ao grupo funcional da enzima e auxilia na estabilização das estruturas e configuração espacial com o centro ativo;
 metal remove inibidor presente no complexo.
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 MINERAIS E HORMÔNIOS
Interações que podem ocorrer entre minerais e hormônios:
a) inclusão direta do mineral na estrutura do hormônio;
b) formação de complexos instáveis com os hormônios (facilitam a conformação da molécula e prolongam a ação do hormônio)
c) participação na formação do sistema enzimático nos órgãos alvo do hormônio (hormônio atuando como transportador de íons)
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Exemplos:.
Iodo x tirosina (Iodo toma parte da molécula de proteína, forma as mono e diiodotirosinas, que condensam para formar os hormônios da tireóide)
Zinco x Insulina 
Sódio x Aldosterona
Cálcio x tirocalcitonina
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 BIODISPONIBILIDADE
Proporção de um nutriente presente no alimento que é absorvida pelo animal e utilizada nas funções biológicas
Fatores que interferem na absorção e utilização dos minerais:
 espécie, idade e estado fisiológico;
 forma química que o elemento está presente no alimento ou no intestino;
 presença de quelantes nos
alimentos ou no intestino;
 substâncias que interferem na utilização.
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 Obs:. A biodisponibilidade é individual, seja para o
 elemento, seja para o animal
ATRIBUTOS NUTRICIONAIS DOS PRINCIPAIS MINERAIS
1. Cálcio
Funções: 
 Formação de ossos e dentes;
 Coagulação sangüínea (conversão da protrombina em trombina)
 Produção de ovos e leite 
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 Contração muscular (no músculo, o complexo Ca, Mg e ATP é substrato para ação da ATPase)
 Transmissão de impulsos nervosos (inibe a formação de acetilcolina)
 Ativação de sistemas enzimáticos (lipase pancreática, fosfatase ácida, colinesterase, colina acetilase, ATPase e succinato desidrogenase)
 Balanço ácido-base
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 Estados patológicos:
 Hiperparatireoidismo (Hiper-atividade, Hiperplasia ou adenoma das paratireóides)
- Altera formação de paratormônio 
Paratormônio: ativa absorção intestinal e/ou reabsorção dos ossos (mantém nível normal do cálcio sangüíneo)
- Hipercalcemia, diminuição do fósforo no soro, aumento na atividade da fosfatase, elevação de cálcio e fósforo urinários, descalcificação óssea e desidratação
 
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 Osteoporose (descalcificação óssea, relacionada à ingestão inadequada de Ca)
- Alta ingestão de proteínas e baixa de Ca, pode contribuir para o processo 
 Raquitismo (Calcificação defeituosa dos ossos)
- relacionado ao teor reduzido de vitamina D na dieta 
 Raquitismo renal (herança genética)
 Diminuição dos cálcio sérico (pode originar de doença renal severa)
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Necessidades: aumentam durante a fase de crescimento
0 a 12 meses - 500 a 600 mg/dia
1 a 9 anos - 400 a 500 mg/dia
10 a 15 anos - 600 a 700 mg/dia
16 a 19 anos - 500 a 600 mg/dia 
Adulto - 400 a 500 mg/dia
Fontes: Leite e derivados, ovo, bacalhau, feijão, arroz, rabanete, couve e outros 
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2. Fósforo
Funções:
 Formação de ossos e dentes;
 Ativação de sistemas enzimáticos (Hexosefosfato, adenina fosfato e creatina fosfato);
 Balanço ácido-básico;
 Produção de ovos e leite;
 Constituinte de fosfoproteínas (caseína);
 Constituinte de fosfolipídios;
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 Participa do metabolismo de gordura, na formação da lecitina;
 Constituinte dos ácidos nucléicos, DNA e RNA, que controlam a hereditariedade, o crescimento e reprodução. 
Obs:. Ingestão elevada de fósforo por longo período, compromete o metabolismo do cálcio
Bom é relação Ca : P de 2 : 1 
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Estados Patológicos:
 Hipertireoidismo
- Altera a formação da calcitonina
Calcitonina: remove Ca sangüíneo e deposita nos ossos
 Espru
 Doença celíaca 
Obs:. Geralmente são sintomas característicos de defeito hereditário ou adquirido da reabsorção do fosfato pelo tubo renal
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Necessidades: aumentam durante a fase de crescimento
6 a 8 anos - 1,7 a 2,0 g/dia
Adulto - 1,32 g/dia
Grávidas e lactentes - 1,65 g/dia
Fontes: Uma dieta que satisfaz as necessidades de cálcio e proteínas, usualmente fornece o fósforo (alimentação mista e abundante - 4 a 7 g/dia) 
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3. Magnésio
Funções:
 Formação de ossos e dentes;
 Necessário a vários sistemas enzimáticos 
 - ativador de todas as enzimas transportadoras
 de fosfato;
 - cofator para descarboxilação de algumas 
 peptidases, fosfatase alcalina e ácida, e outras
 - ativador da colinesterase (controla irritab. neural)
 Constituinte da clorofila.
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Estados Patológicos:
 Não é comum a ocorrência de carência grave desse mineral
Falta: Tremor muscular, contraturas, convulsões e delírio 
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4. Potássio
Funções:
 controla pressão osmótica (conteúdo intracelular);
 equilíbrio ácido - base;
 metabolismo da água (associado ao Na);
 estimula a contração muscular;
 necessário no metabolismo de proteína e carboidratos
Estados patológicos:
Falta: gera baixo crescimento, baixo consumo de alimentos, emagrecimento (pouco comum)
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5. Sódio
Funções:
 controla pressão osmótica (conteúdo intracelular);
 equilíbrio ácido - base;
 metabolismo da água (associado ao Na, controlam a passagem de nutrientes de dentro para fora);
 estimula a contração muscular;
 necessário no metabolismo de carboidratos.
Estados patológicos:
Falta: baixa utilização de alimentos
Excesso: desidratação e fraqueza
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6. Cobre
Funções:
 favorece a absorção de ferro;
 formação da hemoglobina;
 síntese de queratina;
 síntese de curacina (pigmento das penas);
 síntese de melanina;
 mantém integridade da mielina;
 formação dos tecidos ósseo e conectivo;
 participa de vários sistemas enzimáticos (amilases, tirosinase, citocromo oxidase, etc.)
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Estados patológicos:
 Anemia, baixo crescimento, metabolismo ósseo anormal, diarréia, comprometimento de vasos sangüíneos.
7. Fluor
Funções:
 mantém o equilíbrio de cálcio entre o tecido calcificado e o sangue
Estados patológicos:
 Cáries dentárias em crianças e enfraquecimento ósseo
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8. Iodo
Funções:
 Participa dos hormônios tireóidianos (síntese de tiroxina)
Estados patológicos:
 Principal sintoma é o bócio (aumento de tamanho da tireóide), em duas formas:
 - Simples ou endêmico (falta de iodo)
 - Exoftálmico (excesso)
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9. Manganês
Funções:
 Atua em vários sistemas enzimáticos (formação de cartilagens e utilização de proteínas, carboidratos e gorduras)
Estados patológicos:
 Problemas reprodutivos e deformidade na formação de tecidos cartilaginosos
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10. Zinco
Funções:
 Atua em vários sistemas enzimáticos 
- anidrase carbônica - catalisa reações de transporte de CO2 e produção de HCl no estômago
- componente de enzimas como, carboxipeptidases pancreáticas, fosfatase alcalina, várias desidrogenases
- cofator de enzimas como, arginase, enolase, oxalacético descarboxilase, etc.
 Sintese de RNA e metabolismo protéico
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Estados patológicos:
 Atraso de crescimento;
 Alongamento e encurtamento dos ossos;
 Deformação do esqueleto embrionário;
 Relaxamento e rachadura da pele;
 Redução de apetite, ganho de peso e eficiência alimentar