Cobre de R. Borgacci

¿Qué

¿Qué es el cobre?

El cobre ("cobre" en inglés) es un elemento químico con el símbolo Cu (del latín "cuprum") y el número atómico 29.

Al igual que el hierro y el zinc, el cobre también es un micronutriente metálico esencial para todos los organismos vivos superiores, lo mismo no es cierto para los microorganismos. Implicado sobre todo en las reacciones redox y en la síntesis de proteínas, por ejemplo para la producción de ciertas enzimas, en el organismo humano desempeña un papel fundamental para el establecimiento del catalizador biológico respiratorio citocromo C oxidasa, también conocido como complejo IV, EC 1.9.3.1. El cuerpo adulto contiene de 1.4 a 2.1 miligramos de cobre por kilogramo de peso y los tejidos más ricos son parénquima hepático, muscular y óseo.

¿Sabías que ...

En moluscos y crustáceos, el cobre es un componente de la hemocianina en el pigmento de la sangre; en estos organismos realiza la misma función que el hierro para la hemoglobina humana y muchos otros vertebrados.

Las necesidades nutricionales del cobre para nuestro cuerpo son objetivamente moderadas y no es un factor nutricional que, normalmente, es fácil entrar en déficit; su deficiencia es más probable si se asocia con imágenes de desnutrición general. Entre los alimentos más ricos en cobre mencionamos: despojos, moluscos, crustáceos, semillas oleaginosas y germen de almidón. La absorción intestinal se ve afectada no solo por su presencia en los alimentos, sino también por la composición general de las comidas, por ejemplo, debido a la presencia de grandes cantidades de hierro, zinc o agentes quelantes antinutricionales. Su metabolismo puede verse afectado por enfermedades hereditarias, incluso de carácter grave.

Papel biologico

Papel biológico del cobre.

El papel biológico del cobre comenzó con la aparición de oxígeno en la atmósfera terrestre. El cobre es un oligoelemento esencial tanto en el reino animal como en el vegetal, pero no en el de las bacterias y los virus.

En la naturaleza, el cobre se compone principalmente de proteínas, como enzimas y transportadores, que desempeñan diferentes funciones en la catálisis y la transferencia de electrones u oxígeno biológicos, procesos que aprovechan la fácil interconversión del cobre tipo I y II: Cu (I) y Cu (II). .

El cobre es esencial en la respiración aeróbica de todas las células eucariotas. En la mitocondria, se encuentra en la enzima citocromo C oxidasa, la última proteína en la fosforilación oxidativa que une el O2 entre un cobre y un ión de hierro, transfiriendo 8 electrones a la molécula de O2 y, por lo tanto, reduciéndolo, debido al consiguiente vínculo con Hidrógeno, a dos moléculas de agua.

El cobre también se encuentra en muchas enzimas superóxido dismutasa, proteínas que catalizan la descomposición de los superóxidos al convertirlos en oxígeno y peróxido de hidrógeno.

profundización

La reacción de la enzima superóxido dismutasa es la siguiente:

Cu2 + -SOD + O2- → Cu + -SOD + O2 (reducción de cobre, oxidación de superóxido)

Cu + -SOD + O2- + 2H + → Cu2 + -SOD + H2O2 (oxidación de cobre, reducción de superóxido)

La proteína hemocianina es el vector de oxígeno en la mayoría de los moluscos y algunos artrópodos, como el crustáceo prehistórico Limulus polyphemus . Dado que la hemocianina es azul, estos organismos tienen sangre del mismo color y no roja, en lugar de nuestra hemoglobina a base de hierro.

Varias proteínas de cobre, como las "proteínas de cobre azul", no interactúan directamente con los sustratos y no son enzimas . Estos polipéptidos en cambio transmiten electrones a través del proceso llamado " transferencia de electrones ".

metabolismo

Metabolismo del cobre en el organismo humano.

El cobre se absorbe en el intestino y se inyecta en el torrente sanguíneo, donde se une a la albúmina y se transporta al hígado. Después del metabolismo hepático, se distribuye a otros tejidos principalmente debido a la proteína ceruloplasmina . Este último también transporta el cobre secretado en la leche de los mamíferos y es particularmente bien absorbible. Para más información ver: ceruloplasmina.

Normalmente, el cobre fluye hacia una circulación enterohepática, un "reciclaje" de aproximadamente 5 mg / día, mientras que solo 1 mg / día se absorbe con la dieta y se expulsa. Si es necesario, el organismo puede eliminar eso en exceso a través de la bilis, que por lo tanto no será reabsorbido significativamente desde el intestino.

El cuerpo humano contiene cobre en una cantidad de aproximadamente 1, 4 a 2, 1 mg / kg de peso, especialmente en el hígado, los músculos y los huesos.

dieta

Fuente de la OIM del requisito de cobre

En 2001, el "Instituto de Medicina de los EE. UU." (IOM) actualizó los requisitos promedio estimados (EAR) y las dietas recomendadas (RDA) para el cobre. Cuando no se dispone de información suficiente para establecer EAR y RDA, por ejemplo para los recién nacidos, se utiliza una estimación definida como ingesta adecuada (ingesta adecuada - IA).

Ingesta adecuada de cobre.

Las IA de cobre hasta un año de edad corresponden a:

• 200 μg / día de cobre para hombres y mujeres 0-6 meses
• 220 μg / día de cobre para machos y hembras de 7-12 meses.

Ración dietética recomendada de cobre.

Las RDA para el cobre son:

• 340 μg / día de cobre para hombres y mujeres de 1-3 años.
• 440 μg / día de cobre para machos y hembras de 4-8 años.
• 700 μg / día de cobre para hombres y mujeres de 9-13 años.
• 890 μg / día de cobre para hombres y mujeres de 14-18 años.
• 900 μg / día de cobre para hombres y mujeres de 19 años o más
• 1000 μg / día de cobre para hembras preñadas de 14-50 años.
• 1300 μg / día de cobre para hembras lactantes de 14-50 años.

Tolerantes niveles superiores de ingesta de cobre.

En lo que respecta al nivel de seguridad, con datos suficientes para establecerlos, la OIM también impone niveles de ingesta superiores (UL) tolerables. En el caso del cobre, el UL se fija en 10 mg / día.

Nota : colectivamente, EAR, RDA, IA y UL se conocen como ingestas dietéticas de referencia - DRI.

Requerimientos de cobre para fuente EFSA

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, por sus siglas en inglés) se refiere al conjunto de información colectiva, como los Valores de referencia dietéticos (DRV), con Ingesta de referencia de la población (PRI) en lugar de la RDA y el Requisito promedio (AR) en lugar de EAR. Para mujeres y hombres mayores de 18 años, las IA se establecen en 1.3 y 1.6 mg / día, respectivamente. AI para el embarazo y la lactancia son 1, 5 mg / día. Para los niños de 1 a 17 años, las IA aumentan con la edad de 0.7 a 1.3 mg / día; por lo tanto, son más altas que las RDA de EE. UU. La EFSA ha establecido su UL en 5 mg / día, que es la mitad del valor de los Estados Unidos.

Cobre en etiqueta de alimentos en los Estados Unidos.

Con el propósito de etiquetar los complementos alimenticios y los alimentos dietéticos en los Estados Unidos, la cantidad de cobre en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% valor del día -% DV).

El 100% del DV fue de 2, 0 mg, pero a partir del 27 de mayo de 2016 se revisó a 0, 9 mg para adecuarlo a la RDA.

comida

Alimentos ricos en cobre

Los alimentos ricos en cobre contienen alimentos tanto animales como vegetales. Los ejemplos típicos son: hígado como alimento, riñón o riñón como alimento, ostras, cangrejos, langosta, cacao, nueces, pacanas, cacahuetes, semillas de girasol y aceite relacionado, germen de maíz y su aceite, salvado de trigo o centeno, frijoles, lentejas, cacao, chocolate etc.

Fuentes secundarias: carne, especialmente cordero, y algunas frutas como limones, manzanas, papaya, coco, champiñones y levadura de cerveza.

El tema se desarrolla mejor en la página: Cobre en los alimentos.

escasez

Síntomas de la deficiencia nutricional del cobre.

Debido a su papel en facilitar la absorción de hierro, la deficiencia nutricional del cobre puede causar síntomas similares a la anemia sideropénica, con la posibilidad de:

• neutropenia
• anomalías óseas
• hipopigmentación
• crecimiento reducido
• Incremento en la incidencia de infecciones.
• osteoporosis
• hipertiroidismo
• Anormalidades en el metabolismo de la glucosa y el colesterol.

Diagnóstico de la deficiencia nutricional del cobre.

Se puede encontrar una deficiencia grave de cobre mediante la prueba de los niveles plasmáticos del mineral, o cobre sérico, de ceruloplasmina y superóxido dismutasa en los glóbulos rojos. Nota : estos parámetros no son sensibles a la deficiencia marginal de cobre en la dieta. Alternativamente, la actividad de la enzima citocromo c oxidasa se puede usar en leucocitos y plaquetas, pero no está claro si los resultados de esta prueba proporcionan resultados verdaderamente repetibles.

toxicidad

Toxicidad de los alimentos cobre.

Al observar algunos intentos de suicidio, se encontró que cantidades excesivas de cobre, en forma de sales, pueden inducir una toxicidad aguda, probablemente debido a la oxidación y la generación de especies reactivas de oxígeno dañinas para el ADN.

En varios animales de granja, como conejos, la cantidad tóxica de sales de cobre es equivalente a 30 mg / kg. Para asegurar un crecimiento satisfactorio, se requieren al menos 3 ppm / día, y 100, 200, 500 ppm, pueden influir favorablemente en el metabolismo anabólico y, por lo tanto, en la tasa de crecimiento de los animales.

En los seres humanos, como regla general, es poco probable que ocurran casos de toxicidad crónica, gracias a los sistemas de transporte que regulan la absorción y excreción del mineral.

Sin embargo, las mutaciones autosómicas recesivas en las proteínas de transporte de cobre pueden deshabilitar estos sistemas, lo que lleva a la enfermedad de Wilson con acumulación de cobre, también en los ojos, a menudo conocida como anillos de Kayser-Fleischer, y cirrosis hepática en personas que han heredado dos genes defectuosos. Para obtener más información sobre los medicamentos y el tratamiento de la enfermedad de Wilson, lea también el artículo dedicado.

Los niveles excesivos de cobre también se han relacionado con el empeoramiento de los síntomas de la enfermedad de Alzheimer.

Toxicidad de la exposición al cobre.

En los Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha designado un límite de exposición permitido (PEL) para los polvos de cobre y los humos relacionados con el lugar de trabajo de 1 mg / m3: promedio ponderado en el tiempo (TWA). El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 1 mg / m3 TWA. El valor "inmediatamente peligroso para la vida y la salud" (IDLH) es de 100 mg / m3.

El cobre también es un componente de la planta de tabaco, que absorbe rápidamente los metales del suelo circundante para acumularlos en las hojas. Con el hábito de fumar, además del de los componentes tóxicos de la combustión, cuya nocividad está ampliamente documentada, también se sospecha un papel potencialmente dañino de estos elementos.

Medicina popular

El cobre en la medicina popular.

Recientemente, algunas prendas de compresión que contienen cobre trenzado han entrado en el mercado. Dichas prendas tendrían indicaciones terapéuticas promiscuas, combinando la función de compresión sugerida por la medicina convencional para el tratamiento de algunos trastornos específicos al "potencial energético" del material establecido por la medicina popular.

material

Propiedades y características del cobre como material.

Como material, tiene propiedades de suavidad, maleabilidad, ductilidad extrema y alta conductividad térmica y eléctrica. La superficie de cobre puro, apenas expuesta, por lo que aún no está oxidada, tiene un color rojo anaranjado. El cobre se utiliza como conductor del calor y la electricidad, como material de construcción y como componente de varias aleaciones, por ejemplo, la plata utilizada en joyería, el cuproníquel utilizado para fabricar hardware y monedas marinas y la constante utilizada para medidores de tensión y termopares útiles para medición de la temperatura.

profundización

El cobre es uno de los pocos metales que se encuentran en la naturaleza en la forma que ya se puede utilizar: el metal nativo. Esto permitió su uso por el hombre ya en 8000 aC Fue el primer metal fundido por su mineral (5000 aC), el primero en imprimirse (4000 aC) y el primero en constituir una aleación intencional con Otro metal, estaño, para crear bronce (3500 aC).

En el pasado, ya en la época romana, el cobre se extraía ampliamente y se usaba para diversas aplicaciones. Los compuestos que se encuentran con mayor frecuencia en los artefactos son las sales de cobre (cobre II o Cu II), que a menudo dan un color azul o verde a minerales como la azurita, la malaquita y la turquesa, ampliamente utilizados como pigmentos. El cobre utilizado en los edificios, generalmente como revestimiento, se oxida formando una pátina verdosa. El cobre a veces también se usa en arte decorativo, tanto en su forma de metal elemental como en otros compuestos. Varios productos de cobre se utilizan como agentes bacteriostáticos, fungicidas y conservantes de la madera.

Antibiofouling - antibioacumulador

El cobre es un compuesto biostático, es decir, no permite el crecimiento de bacterias y muchas otras formas de vida.

Por lo tanto, es un antbiofouling muy eficaz y, por lo tanto, ya en el pasado, ha encontrado un uso abundante en el sector náutico: primero en pureza, luego en aleación de muntz (40% de zinc) o pintura de cobre. El cobre era necesario para estructurar y recubrir los componentes y las superficies ubicadas debajo de la línea de flotación, la estructura viva de la embarcación, en la que generalmente se desarrollan algas, mejillones, gramostinas (dientes de perro), rótulas.

Gracias a la propiedad del "antibioacumulador", las aleaciones de cobre se han convertido en materiales fundamentales en la reticulación en la acuicultura; También tienen excelentes propiedades antimicrobianas, estructurales y de resistencia a la corrosión.

Cobre antimicrobiano

Las superficies de contacto antibacterianas de aleación de cobre tienen propiedades naturales que destruyen una amplia gama de microorganismos, por ejemplo, E. coli O157: H7, Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (SARM), Staphylococcus, Clostridium difficile, Influenza A, adenovirus y diversos hongos. Limpiadas regularmente, se ha demostrado que cientos de aleaciones de cobre matan más del 99.9% de las bacterias patológicas en solo dos horas. La "Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos" (EPA, por sus siglas en inglés) aprobó el registro de estas aleaciones de cobre como "material antimicrobiano con beneficios para la salud pública", lo que permite a los productores reclamar los beneficios. Además, la EPA ha aprobado una larga lista de productos antimicrobianos de cobre de estas aleaciones, como pasamanos, barandas, fregaderos, grifos, perillas de puertas, accesorios de baño, teclados de computadora, Equipos para centros de bienestar y asas de carrito de compras. Las asas de cobre se utilizan en los hospitales para reducir la transferencia de patógenos. La bacteria de la "enfermedad del legionario" o "Legionella" ( Legionella pneumophila ) se suprime mediante el uso de tubos de cobre en los sistemas hidráulicos. Los productos antimicrobianos de aleación de cobre se instalan en establecimientos de salud en los países del Reino Unido, Irlanda, Japón, Corea, Francia, Dinamarca y Brasil, así como en el sistema de transporte de metro en Santiago de Chile, donde, entre 2011. y 2014: en aproximadamente 30 estaciones, se instalarán los pasamanos de cobre y aleación de zinc.

profundización

Chromobacterium violaceum y Pseudomonas fluorescens pueden movilizar el cobre sólido como un compuesto de cianuro.

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