Caleidoscópio
24/09/2018



Recentemente, o apresentador Fernando Rocha do programa Bem-Estar levou o seguinte questionamento ao programa:

“Como seria o encontro da clara com o ovo dentro do bolo?”

Então, espero que possamos encontrar explicações científicas e respostas para tais indagações, que apesar de simples, nunca nos perguntamos o porquê ou como elas acontecem.

Nosso primeiro passo é observar que há um erro na pergunta, já que o correto seria o encontro da clara com a gema dentro do bolo - a clara é um constituinte do ovo, então não faz sentido o encontro dela com ela mesma, por isso o participante do programa não achou muito legal a piada.

Agora temos a pergunta crucial ao leitor: você sabe qual a importância do ovo como ingrediente do bolo? Nunca parou para se questionar, não é mesmo? Então vamos descobrir!

Pegue uma receita de bolo comum e veja que geralmente há como ingredientes: margarina, ovos, leite, açúcar e farinha de trigo. Caso você tente fazer um, misture os ingredientes sem o ovo e veja o que ocorre (não darei a resposta agora!).

Podemos dizer de uma forma geral que os ingredientes são constituídos por carboidratos, lipídeos e proteínas, sendo carboidratos compostos polares (contêm regiões carregada eletricamente), enquanto lipídeos são apolares, pois seus átomos não possuem grandes diferenças de eletronegatividade (geralmente contêm longas cadeias de carbono). Sabemos que compostos polares se dissolvem em polares e apolares em apolares, já que as interações são energeticamente favoráveis dessa forma, portanto, sua experiência lhe mostrou que os ingredientes não se misturaram. Você já deve ter percebido que ao misturar sal e água, uma mistura homogênea é formada, pois ambos são polares, mas ao misturar água e óleo enxergamos duas fases (uma de cada componente) já que o óleo é apolar, então não há mistura.

Para continuar sua receita, coloque o ovo e veja o que acontece. Com essa tentativa, finalmente iremos entender a sua participação, pois como mostrado na imagem, tanto a clara quanto a gema possuem proteínas e gorduras, enquanto a casca nós descartamos, já que não conseguimos digeri-la.

Existem moléculas que podem ser “misturas” de espécies diferentes, pois sua composição é formada tanto por configurações que caracterizam carboidratos, quanto por lipídeos ou proteínas. A lecitina (presente na gema do ovo) se encaixa nessa descrição - desta maneira, é caracterizada como anfipática (contém domínios polares e apolares), uma vez que sua estrutura é parte lipídica e parte constituída por carboidratos. Sua representação está na imagem abaixo: em preto temos um triacilglicerol (triálcool em conjunto com os outros radicais ligados), em azul um lipídeo (junto ao preto é um glicolipídeo) e em vermelho um grupo fosfato (junto ao azul é um fosfolipídeo).

Com isso, chegamos à conclusão que a lecitina é uma substância emulsionante, uma vez que ela é tanto polar quanto apolar, permitindo a mistura dos demais ingredientes devido a sua interação com ambos, algo que não ocorreria naturalmente. O detergente é um tipo de emulsionante, pois interage tanto com a gordura remanescente nos utensílios de cozinha, quanto com água, permitindo o “arraste” dela pela água quando lavamos a famosa louça.

No forno, as proteínas presentes no bolo estão sendo aquecidas, e as milhares de ligações fracas formadas entre os grupos químicos, que determinam sua estrutura tridimensional, se quebram devido ao calor, pois não conseguem se sustentar com o aumento da agitação dos átomos. Consequentemente, ela perde sua forma e essa mudança em sua estrutura a descaracteriza, uma vez que ela não consegue mais exercer sua função e geralmente acaba precipitando, ou seja, termina no estado sólido (é uma das causa do endurecimento do bolo). A maciez pode ser controlada pela quantidade de ovos ou pelo emprego da clara em neve, em que ao invés de adicionar inteiramente o ovo, a clara é separada e batida - estabelecendo uma grande rede de proteínas (principalmente a ovoalbumina), o ar penetra e fica armazenado, por isso, quando assado, bolhas de ar permanecem dentro do bolo e ao ser mordido, transmite a impressão de suavidade dentro da boca!

Espero que tenha gostado, mostre aos seus amigos que cozinhar também envolve ciência, nos encontramos dentro do bolo, tchau!

Referências:

Como fazer o bolo em que “a clara reencontra o ovo”
NELSON, D. L.; Cox, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.

Juliana Naomi

29/08/2018

Se você já assistiu a algum filme dos X-Men, assim como eu, em algum momento você deve ter imaginado que é muito legal ser um mutante. No filme, alguns mutantes podem controlar objetos com a mente, soltar rajadas superpotentes de seus olhos, voar, controlar o clima, etc. Seria muito estranho se uma escola para mutantes realmente existisse no mundo real, porque todos nós seríamos alunos dessa escola.

Do ponto de vista da biologia, uma mutação ocorre quando existe algum erro na manutenção do DNA de algum indivíduo, havendo perda ou substituição da informação original. Como algumas células do corpo sofrem divisões celulares constantemente, tanto para substituir quanto para desenvolver um órgão, essa mutação será herdada pelas células filhas.

Para um tipo de mutação, podemos fazer uma analogia com um erro na cópia de uma frase. Vamos supor que você está replicando (copiando) um texto que contém a seguinte informação: “O preço da batata no supermercado está aumentando”. Ao copiá-la no seu caderno, sem perceber, você escreve a seguinte frase: “O preço da barata no supermercado está aumentando”. Ao cometer este erro, o sentido da frase foi perdido, e agora ela possui um novo significado.

A informação no DNA está organizada na sequência de nucleotídeos, que são compostos de um açúcar, um fosfato e uma base nitrogenada, que são compostos químicos importantes para o organismo. Estas últimas podem variar de nucleotídeo para nucleotídeo, tendo quatro moléculas com estruturas químicas diferentes: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). A informação que o DNA contém está na sequência destes nucleotídeos. Assim, da mesma forma como ocorreu o erro na cópia do texto, um DNA que apresentava a sequência ATAGGC pode ser copiado erroneamente para ATGGGC, levando a uma informação diferente da anterior.

No interior de uma célula, o que realiza a cópia do DNA é a enzima DNA-polimerase, (The Cell, Albert et al)

A DNA-polimerase (esta enzima que tem um formato parecido com uma mão) realiza a cópia do DNA, próximo a uma divisão celular, para que as duas células filhas tenham o mesmo material genético da célula mãe. A cópia corresponde a um conjunto de reações químicas, pois a enzima não é capaz de “pensar” para realizar o processo, que ocorre de forma quase que automática.

Em alguns casos, a DNA-polimerase consegue “perceber” que um nucleotídeo incorreto foi adicionado, e o remove para corrigir o erro, mas isto não ocorre sempre. Os biólogos moleculares conseguiram realizar uma estimativa de erros: mesmo depois de todas as correções que a célula é capaz de fazer, uma mutação ocorre a cada um bilhão de nucleotídeos em uma divisão celular, ou seja, uma taxa muito pequena.

Mesmo com uma taxa de mutação muito pequena, com o genoma de um humano (em torno de três bilhões de nucleotídeos) uma célula adquire cerca de três mutações a cada divisão celular.

É importante notar que as mutações que ocorrem na maioria das células do nosso corpo não são transmitidas para os descendentes. As mutações nas células germinativas (que darão origem ao óvulo e ao espermatozoide) irão gerar modificações no genoma dos filhos e estas sim são responsáveis pela evolução das espécies. Foi assim que acumulamos, ao longo de milhões de anos, tantas diferenças dos demais primatas, nossos parentes mais próximos.

Se formos levar em conta o número de células que um ser humano possui, uma quantidade absurdamente grande da ordem de 1013 (ou seja, 10 trilhões), nós não vemos gente se teletransportando por aí…

Além de não nos tornamos mutantes como os de X-Men, doenças como o câncer podem ser desencadeados por mutações em genes importantes para o controle de da morte celular programada. No fim das contas, a escola do professor Xavier poderia ser uma clínica oncológica. Plot twist.



13/06/2018

Perguntas nos rodeiam desde sempre, ou pelo menos desde que pudemos começar a pensar sobre o nosso redor. E muitas delas ganharam respostas diversas em diferentes lugares e tempos. Mitos e respostas religiosas são uma forma de nos responder: de onde viemos, por que somos como somos, o que nos torna diferentes dos outros animais, o que acontece depois da morte, como surgiu a vida, entre tantas outras perguntas sobre o que somos e nossas origens.

Mais recentemente na nossa história, começamos a produzir conhecimento com base em argumentos e métodos baseados em evidências, produzimos hipóteses e testamos, repetimos e criamos leis e teorias científicas que mudam ao longo do tempo (tentando se aproximar cada vez mais do que teria acontecido) à medida que conseguimos melhorar nossos experimentos com novas tecnologias ou soluções.

Essas perguntas têm respostas muito difíceis, complexas demais para serem respondidas de maneira curta. Foi preciso descobrirmos muita coisa para depois podermos chegar a respostas coerente e satisfatória. E até hoje nos esforçamos para melhorar essas respostas e conseguirmos aumentar nossos conhecimentos sobre essas questões.

E assim como muitas coisas foram necessárias para termos uma boa resposta, é necessário sabermos algumas coisas antes de começarmos, precisando conversar um pouco com algumas outras áreas que se relacionam bastante (como a química por exemplo) para responder estas e outras questões que costumamos nos fazer.

Uma pequena história da vida

A Terra tem uma diversidade de formas de vida tão grande que nos espanta e nos deixa admirados: de bactérias, protozoários e fungos a grande animais e plantas, do microscópico e unicelular ao pluricelular. Ainda mais impressionante: a vida no nosso planeta parece única quando olhamos nos planetas próximos e não achamos nenhum vestígio de vida, isso faz a Terra parecer ainda mais especial. Aqui, mais de oito milhões de espécies. Nos outros planetas, nenhuma. Pelo menos não encontramos nenhuma até agora.

Então, além de nos perguntarmos “de onde viemos?” e “como surgiu a vida?”, também há a pergunta: por que uma diversidade tão grande? É uma longa história da vida na Terra, uma história da qual sabemos um pouco e que podemos tratar rapidamente neste texto, ficando pequena quando pensamos nos livros grossos que já foram escritos para tratar do tema.

Uma origem da vida

Há quatro bilhões e meio de anos, no começo da história do nosso planeta, quando ele ainda estava terminando de resfriar, a jovem Terra sofria com intensas atividades vulcânicas que lançavam gases na atmosfera em grandes quantidades. Há aproximadamente quatro bilhões de anos, surgiram as primeiras formas de vida na Terra, menos complexas que uma bactéria, com uma organização simples o suficiente para ser possível surgir.

Como seria a Terra há bilhões de anos.

Na verdade, é provável que, bem no início, fosse apenas um tipo de material genético que se copiava com alguma facilidade, tendo sido mais tarde envolvidos por membranas. Os fosfolipídeos, o tipo de molécula que forma as membranas que envolvem nossas células, têm uma tendência natural a se juntarem de forma a se fecharem em algo próximo de uma esfera, assim, o aparecimento de uma membrana não seria a coisa mais improvável e difícil de acontecer.

Mas antes mesmo de o primeiro organismo aparecer, seria necessário haver disponível elementos fundamentais para o surgimento da vida, como a presença de compostos orgânicos: moléculas grandes e ricas em carbono. Essas moléculas estavam lá?

Muito provavelmente estavam. Mas a pergunta que se segue é: como podemos saber disso? Começando pelo que sabemos: a ideia mais aceita é que essas moléculas orgânicas tenham surgido através de reações químicas entre outra moléculas presentes na atmosfera da Terra há mais de quatro bilhões de anos, estimuladas por correntes elétricas e calor, pois era uma época de intensas atividades atmosférica (raios) e vulcânica, além de uma maior quantidade de radiação.

Oparin e Haldane, dois cientistas do século passado, propuseram uma hipótese. Na verdade, ambos tiveram ideias parecidas, com algumas diferenças, mesmo trabalhando separados. A hipótese é hoje chamada de hipótese de Oparin e Haldane e basicamente é a ideia de que essas moléculas orgânicas que deram origem aos primeiros seres vivos teriam surgido de moléculas inorgânicas menores e mais simples presentes na atmosfera terrestre da época.

Mais tarde, outros dois cientistas, Urey e Miller, propuseram um experimento que simulava a atmosfera terrestre da época em que a vida teria se originado, com algumas descargas elétricas, simulando os trovões, e conseguiram observar moléculas orgânicas se formarem, incluindo alguns aminoácidos, as moléculas que formam as proteínas.

O experimento montado por Urey e Miller.

Apesar de a composição atmosférica que eles supuseram ser questionada nos dias de hoje, variações desse experimento foram montadas desde então. E mesmo o experimento deles não sendo uma prova definitiva de como exatamente a vida surgiu, o mais importante foi provar que é possível moléculas inorgânicas pequenas e abundantes formarem moléculas orgânicas maiores fundamentais para a vida.

Até porque dificilmente chegaremos a uma resposta absoluta, a uma certeza, pois mesmo a maior confiança nas evidências e nos nossos métodos atuais não nos tiram as dificuldades de investigar algo que aconteceu há bilhões de anos e que não deixou registros. Mas o importante é pensarmos em hipóteses que possam ser testadas, que nos permitam prever resultados e, no experimento, possamos ver se esses resultados acontecem ou não.

Como não podemos viajar no tempo para observar como as primeiras moléculas se formaram, nossos testes ficam restritos ao que podemos observar nos dias de hoje ou simular em experimentos. Então, mesmo que Urey e Miller não tenham acertado completamente, o experimento não deixa de mostrar que é possível e provável que moléculas orgânicas surjam a partir de moléculas inorgânicas mais simples. Assim, parte da ideia da hipótese de Oparin e Haldane encontra um bom suporte: as moléculas necessárias para a vida surgem de moléculas mais simples presentes na atmosfera e podem, a partir daí, dar origem aos primeiros seres vivos simples.

Exemplos de moléculas: gás carbônico, água (moléculas inorgânicas) e sacarose (molécula orgânica).

Outras questões, que serão tratadas em textos futuros, podem ser levantadas sobre a evolução e a diversidade da vida na Terra, sobre como surgiram os primeiros animais pluricelulares e sobre a história da humanidade no meio disso tudo. Caso queira ler um pouco mais sobre os temas deste texto, algumas boas fontes são:

http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/biologia/a-hipotese-oparin-haldane.htm

https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao4.php

https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Evolucao/evolucao5.php


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