terça-feira, 1 de janeiro de 2013

A Arte da Vida no Universo Físico


Compondo o universo físico e tudo o que nele existe, encontramos apenas um incomensurável punhado de átomos, que se recombinam e que permitem a formação de todo tipo de matéria, desde uma rocha, até os corpos dos seres vivos mais complexos.

A Bioquímica, por vezes, chamada de química biológica, é o estudo dos processos químicos em organismos vivos, incluindo, mas não limitando-se à matéria viva. As leis de bioquímica governam todos os organismos vivos e os processos vitais. Ao controlar o fluxo de informação através de sinais bioquímicos e o fluxo de energia química através do metabolismo, processos bioquímicos dão origem a complexidade da vida.

O desenvolvimento da vida biológica (vida no universo físico), necessariamente começa com a existência de compostos orgânicos muito simples e, muito embora nem todo composto que contenham carbono seja um composto orgânico, todo composto orgânico contém, sempre, carbono, de modo que, a química orgânica é o ramo da química que estuda, essencialmente, os compostos do carbono.

Todavia, o carbono sozinho não forma um composto orgânico. Um composto químico é dito orgânico quando contém ao menos um átomo de carbono ligado a pelo menos um átomo de hidrogênio, caracterizando, a princípio, os hidro carbonetos que se formam no modo denominado de cadeias carbônicas.

As cadeias carbônicas são formadas pela ligação química entre átomos de carbono e hidrogênio (base dos hidro carbonetos). A classificação das cadeias carbônicas se dá segundo quatro critérios: o fechamento da cadeia (Abertas ou Acíclicas / Fechadas ou Cíclicas), a disposição dos átomos (normais / ramificadas), os tipos de ligações (saturadas / insaturadas) e a presença de heteroátomos (heteroátomo é qualquer átomo diferente de carbono e hidrogênio que esteja localizado entre átomos de carbono). São conhecidos alguns milhares de hidrocarbonetos.

Algumas cadeias carbônicas cíclicas, são ditas aromáticas, pois possuem uma formação especial chamada de anel benzênico ou núcleo benzênico (núcleo aromático), formada por seis átomos de carbono e seis átomos de hidrogênio em uma disposição especial de ligações simples e duplas que se alternam. O principal composto se chama Benzeno.

A carboxila (COOH) é um hidro carboneto de cadeia acíclica e heterogênea e (nesse caso há um heteroátomo que é o oxigênio), formada pela união dos grupamentos carbonila (-CO) e hidroxila (OH). Ligações peptídicas são ligações químicas que se estabelecem entre um grupo carboxila e um grupo amina (NH2).

Um aminoácido é uma molécula orgânica que contém um grupo amina (NH2) e um grupo carboxila (COOH), e uma cadeia lateral que é específica para cada aminoácido. Os elementos-chave de um aminoácido são carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Já, as proteínas são moléculas orgânicas formadas pela união de uma série determinada de aminoácidos, unidos entre si, também por ligações peptídicas. As proteínas são sintetizadas pelos organismos vivos através da condensação de um grande número de moléculas.

Assim, toda matéria viva é composta, basicamente, por átomos de quatro elementos químicos: carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Estes elementos são a base da vida, sendo responsáveis pelas constituições das moléculas de proteínas, gorduras e carboidratos, componentes básicos de todos os tecidos vivos. Porém, sem a presença de mais dezessete elementos químicos, tudo isso não passaria de um amontoado de moléculas, inerte quanto a vida.

Para conhecer mais sobre os elementos químicos presentes no corpo humano, como no exemplo da figura a função do Selênio, visite o site educacional da Secretaria de Educação do Estado da Bahia e, literalmente, descubra "o que é que a baiana tem":
http://tecnologia.iat.educacao.ba.gov.br/sites/default/files/flash/objeto_quimica_do_corpo.swf

Os nucleotídeos são compostos por uma base nitrogenada (composto orgânico contendo nitrogênio no qual uma série de átomos de carbono são conectados formando um laço ou anel), uma pentose (carboidratos não polimerizados com 5 átomos de carbono) e um grupo fosfato (ou radical fosfato, formado por um átomo de fósforo que se encontra ligado por três ligações simples a um átomo de oxigênio e a duas moléculas de óxido de hidrogênio (OH)).

Os nucleotídeos podem ser considerados os monômeros que formam os ácidos nucleicos, que é um tipo de composto químico polímérico de elevada massa molecular.

Existem dois tipos de ácidos nucleicos formados a partir de nucleotídeos: o DNA (ácido desoxirribonucleico) / RNA (ácido ribo nucleico), sendo o polímero formado, o próprio DNA/RNA.

O DNA é o principal constituinte dos cromossomos. Os genes são segmentos de molécula de DNA, responsáveis pelas características dos indivíduos. O RNA participa principalmente do processo de síntese de proteínas.

As partículas virais são estruturas extremamente pequenas, submicroscópicas, (20-300 ηm de diâmetro) que se apresentam constituídos de uma ou várias moléculas de ácido nucleico (DNA ou RNA), as quais possuem a forma de fita simples ou dupla. Os ácidos nucleicos dos vírus geralmente apresentam-se revestidos por um envoltório proteico formado por uma ou várias proteínas, o qual pode ainda ser revestido por um complexo envelope formado por uma bicamada lipídica.

Paradoxalmente, os vírus representam a maior diversidade biológica do planeta, no entanto, vírus são estruturas simples, se comparados às células, e não são considerados "organismos vivos", pois não possuem organelas ou ribossomos, e não apresentam todo o potencial bioquímico (enzimas) necessário à produção de sua própria energia metabólica.

Sendo "seres" acelulares (não formados por células), na replicação de vírus, tais como os do Ebola, não se aplicam quaisquer tipos de divisão celular (como ocorre nos seres realmente vivos, como as bactérias, por exemplo); Em vez disso, eles, "procuram", "identificam" e "usam" uma combinação de enzimas hospedeiras, adequadamente codificadas (virais) para aquele tipo específico de vírus. Tais enzimas existem, naturalmente, ao longo das estruturas das células vivas hospedeiras, e a partir delas, os vírus produzem várias cópias de si mesmos, por forçar uma auto-montagem de uma rede de ligações químicas de estruturas recorrente, sobre a macroestrutura de tais células hospedeiras. Isso, de modo algum, é vida (os vírus não são seres vivos), mas, sim, uma espécie de "máquina química" que se liga, e parasita, sobre a vida! Assim sendo, a pergunta é: qual é a "inteligencia" que coordena a formação e a ocupação dessas "máquinas químicas" em "procurar", "identificar" e "usar" os seres vivos e, principalmente: por quê?

Já foram encontrados vírus com DNA (os adenovírus), e com RNA (os retrovírus), no entanto quando o vírus possui DNA e RNA simultaneamente, ele já não é mais considerado um vírus e passa a um outra classificação, a de células incompletas, ou seja, bactérias muito pequenas, sendo denominadas células incompletas por não apresentarem capacidade de auto-duplicação independente da colaboração de outras células, isto é, só proliferarem no interior de outras células completas, sendo, portanto, assim como os vírus, obrigatoriamente parasitas intracelulares.

Diferentemente dos organismos vivos, tanto os vírus quanto as células incompletas são incapazes de crescer em tamanho e de se dividir. É somente a partir das células hospedeiras, os vírus obtêm: aminoácidos e nucleotídeos; maquinaria de síntese de proteínas (ribossomos) e energia metabólica (ATP) e uma vez dentro da célula, a capacidade de replicação dos vírus é surpreendente: um único vírus é capaz de multiplicar, em poucas horas, milhares de novos vírus.

A célula representa a menor porção de matéria viva. São as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos. Fundamental, capaz de realizar as reações químicas do metabolismo. De acordo com a organização estrutural, as células são divididas em: eucarióticas e procarióticas. As células procarióticas são geralmente independentes, associadas a seres vivos unicelulares, são menores e mais simples e como organela, só possuem ribossomos, enquanto que as células eucarióticas são mais complexas, dotadas de diversos organelos, frequentemente encontradas em organismos multicelulares.

O termo organelo (organela, organito, orgânulo ou organoide) é usado para descrever as várias estruturas com funções especializadas que compõem as células, delimitadas por uma membrana própria, suspensas no citoplasma das células vivas. A palavra "organelo" deriva do latim "organello" (pequeno órgão) e o citoplasma é a região intracelular compreendida entre a membrana plasmática (membrana exterior da célula) e a membrana nuclear (membrana do núcleo da célula). O citoplasma o ambiente geral de trabalho, nele ocorrem reações químicas vitais para a célula.

Atualmente os seres humanos estão distribuídos em toda a Terra, principalmente nos continentes e ilhas do planeta. Os membros dessa espécie têm um cérebro altamente desenvolvido, com inúmeras capacidades como o raciocínio abstrato, a linguagem, a introspecção e a resolução de problemas. Esta capacidade mental, associada a um corpo ereto possibilitaram o uso dos braços para manipular objetos, fator que permitiu aos humanos a criação e a utilização de ferramentas para alterar o ambiente a sua volta mais do que qualquer outra espécie de ser vivo. Outros processos de pensamento de alto nível, como a auto-consciência, a racionalidade e a sapiência, são considerados características que definem uma "pessoa".

Todavia, bioquimicamente, não passamos de uma intrincada combinação de elementos químicos, um fantástico complexo ajuntado de compostos químicos poliméricos, um sonho do Senhor Jeová tornado numa admirável obra prima dEle, em meio ao universo físico.

"E disse Deus: Façamos o homem à nossa imagem, conforme a nossa semelhança; e domine sobre os peixes do mar, e sobre as aves dos céus, e sobre o gado, e sobre toda a terra, e sobre todo o réptil que se move sobre a terra." Gênesis 1:26

"E formou o SENHOR Deus o homem do pó da terra, e soprou em suas narinas o fôlego da vida; e o homem foi feito alma vivente." Gênesis 2:7

"Que é o homem mortal para que te lembres dele? e o filho do homem, para que o visites? Pois pouco menor o fizeste do que os anjos, e de glória e de honra o coroaste. Fazes com que ele tenha domínio sobre as obras das tuas mãos; tudo puseste debaixo de seus pés:" Salmos 8:4-6

Recentemente o homem conseguiu aprender um pouco sobre como exercer controle sobre a replicação de células no processo de reprodução assexuada que resulta na obtenção de cópias geneticamente idênticas de um mesmo ser vivo – micro-organismo, vegetal ou animal (clonagem) e, talvez, até mesmo criar um genoma sintético, copiando um já existente, parece ser, de alguma maneira, possível.

Todavia o homem ainda continua inconformadamente correndo atrás do seu objetivo original que o trouxe até aqui: conseguir fazer existir vida biológica a partir de matéria inanimada. Todavia, eu, particularmente, não creio que isso venha a ser possível.

A Visão do Profeta Ezequiel sobre o Vale de Ossos Secos:


"A mão de Jeová veio sobre mim, e ele me levou para fora no espírito de Jeová, e me pôs no meio do vale, que estava cheio de ossos;
e fez-me passar por toda a roda deles. Eis que havia muitíssimos sobre a face do vale; e eis que estavam em extremo secos.
Ele me perguntou: Filho do homem, acaso podem estes ossos reviver? Respondi: Senhor Jeová, tu sabes.
Disse-me mais: Profetiza sobre estes ossos, e dize-lhes: Ossos secos, ouvi a palavra de Jeová.
Assim diz o Senhor Jeová a estes ossos: Eis que vou fazer entrar em vós o fôlego, e vivereis.
Porei sobre vós nervos, e farei crescer carnes sobre vós, porei em vós o fôlego, e vivereis; sabereis que eu sou Jeová.
Assim profetizei, como fui ordenado. Enquanto eu profetizava, houve um estrondo, e eis que se fez um terremoto, e os ossos se achegaram osso ao seu osso.
Olhei, e eis que estavam nervos sobre eles, e cresceram as carnes, e a pele os cobriu por cima; porém não havia neles fôlego.
Então ele disse-me: Profetiza ao espírito, profetiza, filho do homem, e dize ao espírito: Assim diz o Senhor Jeová: Vem, ó fôlego, dos quatro ventos, e assopra sobre estes mortos, para que vivam.
Assim profetizei, como ele me ordenou, o fôlego entrou neles, e viveram, e se levantaram sobre os seus pés, um exército grande em extremo.
Então me disse: Filho do homem, estes ossos são toda a casa de Israel. Eis que dizem: Os nossos ossos secaram-se, e está perdida a nossa esperança. Somos inteiramente exterminados.
Portanto profetiza, e dize-lhes: Assim diz o Senhor Jeová: Eis que vou abrir as vossas sepulturas, e vos farei subir das vossas sepulturas, ó povo meu; e vos introduzirei na terra de Israel.
Sabereis que eu sou Jeová quando eu tiver aberto as vossas sepulturas, e vos tiver feito subir das vossas sepulturas, ó povo meu.
Porei em vós o meu espírito, e vivereis, e vos meterei na vossa terra. Sabereis que eu Jeová o falei, e o cumpri, diz Jeová." Ez 37:1-14

Anticorpos:


Fenômeno bioquímico dos mais interessantes é o da produção e atuação dos anticorpos. Na presença de moléculas, partículas de compostos ou micro-organismos estranhos ao corpo (genericamente denominados de antígenos), uma classe de glóbulos brancos, denominados linfócitos, é responsável por atuar contra a ação desses.

Isotipos de anticorpos de mamíferos
Neste caso, inicialmente os chamados linfócitos T auxiliadores (CD4) tentam se ligar quimicamente ao antígeno, buscando impedir que o agente infeccioso se espalhe, ligando-se e contaminando as células do organismo.

Além disso, os CD4 ativam outros dois grupos de linfócitos: os T matadores (CD8) e os B (plasmócitos), enviando informações relacionadas à forma e constituição bioquímica do elemento estranho para que estes o combatam de forma mais eficaz; Os  CD8 serão responsáveis por uma desinfecção do tipo "cortando a própria carne", pois destruirão as células do corpo que chegaram a ser infectadas. 

Todavia, são dos plasmócitos que originam os anticorpos, por meio de uma sequência e processos de ativação e diferenciação. Estes, também chamados de imunoglobulinas, que são substâncias de natureza proteica, também se ligarão quimicamente aos antígenos, inativando-os e facilitando sua desintegração molecular.

O mais surpreendente de tudo é que antígenos e anticorpos possuem uma relação de especificidade, ou seja: anticorpos específicos reconhecem as particularidades de determinados corpos estranhos, atuando de forma a neutralizar e combater especificamente os seus efeitos.

Alguns linfócitos se diferenciarão nas chamadas células de memória, imunizando o organismo em caso de uma nova invasão de um mesmo determinado antígeno. É baseado neste mesmo princípio que as vacinas atuam. Utilizando, geralmente, antígenos isolados de organismos causadores de doenças, ao ser injetada a vacina, esta provoca uma resposta imunitária no organismo, produzindo tais células. Assim, doenças como o sarampo, podem ser prevenidas.

Lista de Elementos Químicos e suas Quantidades Aproximadas 

(em uma pessoa que pesa 80 kg):

Elementos
%
kg
Oxigênio
65
52
Carbono
18
14,4
Hidrogênio
10
8
Nitrogênio
3
2,4
Cálcio
1.5
1,2
Fósforo
1
0,8
Enxofre
0.25
0,2
Potássio
0.2
0,2
Cloro
0.15
0,12
Sódio
0.15
0,12
Magnésio
0.05
0,04
Ferro
0.006
0,0048
Flúor
0.0037
0,00296
Zinco
0.0032
0,00256
Silício
0.002
0,0016
Zircônio
0.0006
0,00048
Rubídio
0.00046
0,000368
Estrôncio
0.00046
0,000368
Bromo
0.00029
0,000232
Chumbo
0.00017
0,000136
Nióbio
0.00016
0,000128
Cobre
0.0001
0,00008
Alumínio
0.000087
0,000070
Cádmio
0.000072
0,000058
Boro
0.000069
0,000055
Bário
0.000031
0,000025
Arsênio
0.000026
0,000021
Vanádio
0.000026
0,000021
Estanho
0.000024
0,000019
Mercúrio
0.000019
0,000015
Selênio
0.000019
0,000015
Manganês
0.000017
0,000014
Iodo
0.000016
0,000013
Ouro
0.000014
0,000011
Níquel
0.000014
0,000011
Molibdênio
0.000013
0,000010
Titânio
0.000013
0,000010
Telúrio
0.000012
0,000010
Antimônio
0.000011
0,000009
Lítio
0.0000031
0,000002
Cromo
0.0000024
0,000002
Césio
0.0000021
0,000002
Cobalto
0.0000021
0,000002
Prata
0.000001
0,0000008
Urânio
0.00000013
0,0000001
Berílio
0.000000005
4E-09
Rádio
0.00000000000000001
8E-18

Licença Creative Commons
Este trabalho de André Luis Lenz, foi licenciado com uma Licença Creative Commons - Atribuição - NãoComercial - CompartilhaIgual 3.0 Não Adaptada.
 
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