terça-feira, novembro 13, 2007

A Vida é uma Legolândia

Modelo simples de uma proteína (enzima Hexoquinase). No canto, modelos de glucose e ATP. Fonte Wiki. A trabalhêra que deve ter dado aos cientistas descobrir isto...

Os elementos mais abundantes do Universo são o Hidrogénio (H), o Hélio, o Oxigénio (O), o Néon, o Azoto (N) e o Carbono (C), que perfazem 99,99% de todos os átomos. Destes, o Hélio e o Néon são extremamente estáveis e não reactivos, digamos, demasiadamente individualistas para aceitarem fazer parte das coisas vivas. Mas então concluímos que os 4 elementos reactivos mais abundantes do Universo, H, N, O e C, são também os mais abundantes na matéria viva, perfazendo 99% desta. Os restantes 32 elementos que a Vida utiliza existem apenas em quantidades vestigiais.

São quatro os elementos mais importantes e são também quatro os “tijolos” da Vida, isto é, os compostos básicos com os quais todas as estruturas mais ou menos complexas da célula, de todas as células, se constroem. Esses compostos são os aminoácidos, as bases, os açúcares e os lípidos.

Os aminoácidos têm 10 a 26 átomos e são em número de 20. Ligam-se em longas cadeias formando os péptidos. Estas cadeias podem ser pequenas, como as enzimas, ou longas, mais de 100 aminoácidos, a que se chama proteínas. A insulina é uma cadeia de 55 aminoácidos.

As pequenas “bases” são 5; com quatro delas se escreve o código genético. Estas bases associam-se a moléculas de açúcar e a um ião fosfato para construir o DNA, a famosa estrutura em hélice que contem os genes. E uma destas associações base-açucar-trifosfato é também a famosa ATP, a molécula da energia celular.

Os açúcares simples, como a glicose e a frutose, podem ligar-se em moléculas ligeiramente maiores, como a sacarose, e podem originar grandes moléculas, como um dos principais componentes do amido. Os açúcares simples e as macromoléculas que originam designam-se por hidratos de carbono.

Os lípidos associam-se para formar as membranas das células, desempenhando ainda outros papéis, como armazenamento de energia – são as chamadas “gorduras”.

Descrito assim, poderão pensar que uma célula é uma espécie de sopa química não muito complicada, como qualquer sopa. Nada mais errado! Vamos olhar rapidamente para as proteínas:

As cadeias de aminoácidos, em consequência dos campos eléctricos da sua estrutura, dobram-se sobre si mesmas, construindo complexas estruturas espaciais com formas definidas, embora não necessariamente estáticas, para cada proteína. As proteínas são peças mecânicas, ou electromecânicas, são os pilares, as vigas, as rodas dentadas, os pistões da complexa maquinaria celular. Podemos classifica-las a partir das suas diferentes funções como:
- enzimas, que catalisam as reacções químicas da vida;
- proteínas estruturais, que formam as armações que mantêm as células juntas num organismo, formam “andaimes” intracelulares, formam grande parte do tecido conjuntivo dos ossos, ligamentos, tendões;
- proteínas contrácteis, que nos permitem ter “músculos”;
- proteínas que “ligam” e “desligam” os genes, que permitem que as células se especializem (uma célula torna-se “muscular” ou “hepática” consoante os genes que escolhe activar);
- proteínas mensageiras, como as hormonas;
-proteínas de defesa, como os anticorpos e o interferão; e
-proteínas de transporte, como a hemoglobina.

Para terminar, uma rápida descrição do espantoso processo de construção de uma proteína. O DNA de um gene é copiado, formando um filamento a que se chama RNA. O RNA sai para fora do núcleo e liga-se a uma formidável maquinaria chamada Ribossoma. O Ribossoma contem cerca de 90 proteínas e percorre o RNA de uma ponta a outra. Enquanto o faz, a cada sequência de 3 bases do RNA, liga o aminoácido codificado nessa sequência à proteína em construção. Ou seja, o Ribossoma lê o RNA como se duma fita perfurada se tratasse e constrói a proteína, tac-tac-tac, associando os aminoácidos conforme codificado na “fita perfurada”. Uma verdadeira fábrica em funcionamento! Mas apenas uma das várias que existem numa célula!

Vemos pois que uma célula é uma espécie de cidade de Lego: com um número reduzido de elementos básicos, uma grande variedade de estruturas são construídas (com os 20 aminoácidos apenas, se constroem as 200000 proteínas diferentes usadas nas nossas células; algumas destas, por sua vez, são usadas para construir verdadeiras fábricas que funcionam dentro da célula!)

6 comentários:

antonio disse...

O Sócrates agradece este seu post. Então na base somos reactivos! Tudo o resto é vestigial.

Como pode um primeiro ministro vencer o défice, se existe por aí um Ribossoma, capaz de ler o RNA e explodir em proteínas ou em réplicas de ADN mais ou menos reaccionárias?

Se apenas uma parte vestigial de nós, aceita não ser reaccionária?

A pergunta é: teria mesmo que ser assim? (O Cavaco que não responda, esse não conta que está viciado.)

Lívio Cipriano disse...

Alfredo,

Sem dúvida que este foi o teu melhor post até hoje. Não pelo que disseste, mas pela maneira como o disseste. Simples, estruturado e com uma abordagem algo inovadora. Continua.

alf disse...

António
Pois, este post não inspira muito o comentário irónico, é muito "suave"... mas não desespere, isto é apenas a bonança que antecede a tempestade... temos um cabo a dobrar pela frente e eu estou em águas mansas a ver se os demónios adormecem...

alf disse...

Livio, obrigado pelas palavras amáveis e pelo estímulo. Estava na dúvida se teria atingido os objectivos que queria com este post mas, pelo teu comentário, parece-me que não terei ficado longe.

Diogo disse...

«Vemos pois que uma célula é uma espécie de cidade de Lego»

E é uma cidade inteligente.

alf disse...

Diogo, seja bem vindo a esta equipa de pequenos descobridores! Não vamos descobrir o caminho marítimo para a Índia, mas não deixamos de querer descobrir novos caminhos no conhecimento do Universo.

POis é, a célula é uma cidade muito inteligente... parece que a "inteligencia" é uma propriedade natural do Universo...

aparentemente, falta-nos uma Lei que quantifique a conversão de fluxo de energia em inteligência, pois é isso que verificamos: nas interacções onde há uma perda de energia em forma não cinética ocorre um aumento de organização.

... falta um Boltzmann para criar uma nova lei da entropia para este caso, relacionando a diminuição da energia interna dos átomos com a variação de entropia