A molécula da vida - As proteínas

PROTEINAS

Quando pensamos em ser vivo, pensamos em animais, pensamos nos seres humanos, ou qualquer outra coisa que demonstre um ser vivo fazendo um trabalho. Ou demonstrando uma emoção. Contudo, para realmente representar um ser vivo, devia primeiro pensar numa proteína. As proteínas são as responsáveis pelo aparecimento da vida. Suas função são as mais diversas. Tudo que somos, pensamos e agimos é devido as proteínas. As proteínas são o reflexo funcional do nosso genoma. Quando paramos para analisar o dogma central da biologia, aprendemos que o nosso DNA contem toda a informação necessária para o desenvolvimento do ser vivo, como também a sua manutenção e a perpetuação da determinada espécie. Só que o DNA é um arquivo, onde precisamos tirar a informação e colocar ela em modo funcional. O nosso DNA é composto por genes, que é muito falado hoje em dia. A importância do gene é que ele é responsável em gerar uma proteína, ou seja, o nosso fenótipo ( o que vemos, a resposta funcional ) é gerado através de nosso genótipo ( conjunto de genes ) mas a influencia do ambiente.
A evolução atua proporcionando grande biodiversidade. Mas como isso ocorre, como a seleção natural atua é facilmente entendido quando paramos para analisar o dogma central. Que a partir de um DNA eu gero uma proteína.
A evolução para atuar precisa de variedade. Para a seleção natural analisar qual o organismo é mais adaptado ou não, esses organismos precisam ser diferentes. Por exemplo, um ter desenvolvimento muscular melhor que o outro. Essa variedade é gerada por mutação, que são alterações nas seqüências de nucleotídeos no DNA. Essas alterações provocam o aparecimento de novas proteínas, modificando os fenótipos. A seleção natural manterá na população as mutações mais favoráveis e eleminara as desfavoráveis. Esse é o mecanismo básico da evolução.
Então, simplificando, quando eu tenho uma mutação, vai alterar minha seqüência de nucleotídeos, meus genes (DNA), que poderá gera uma modificação ou uma aparecimento de uma nova proteína, funcional ou deletéria, isso a seleção natural vai dizer. O que vai dizer se essa variação é benéfica ou não é o meio ao redor do organismo.
Para completar a idéia do dogma central, é necessário incluir mais uma molécula. O DNA, devida a sua importância, fica dentro do núcleo, protegido e extremamente condensado. Logo, uma molécula copia é necessária ser sintetizada pra levar a informação genética para o citoplasma, para os ribossomos realizarem a síntese protéica. Estamos falando de outra macromolécula importante, que é o RNA.
Então o dogma central da biologia fica assim. A partir do DNA ( que se duplica, “replicação) eu sintetizo um RNA ( transcrição), que a partir do RNA eu produzo uma proteína ( tradução). Isso é o dogma central da biologia.
Com isso, percebemos que quando analisamos as nossas proteínas, indiretamente analisamos os genes (DNA, material genético) de que elas vieram.
Quando entendemos isso, todos aqueles discursos de biotecnologia e transgenicos, e etc fica realmente fácil. Nada mais é eu querer uma proteína especifica.
Se eu sou um agricultor. E existe uma praga. Então eu desejo que minhas espécies fiquem resistentes. Uma saída é o inseticida. Mas essa saída não é biologicamente correta ( apesar de ser a mais barata). Só que eu sei que existe um organismo que tem um gene que ajuda na resistência desta minha praga. Como ele faz isso?. Esse gene corresponde a uma proteína que causa essa resistência. Então eu quero essa proteína nas minhas espécies. Por uma característica que discutiremos mais tarde, as regras que regem o material genético das plantas, é o mesmo dos humanos, ou em melhores palavras, é o mesmo entre procariontes e eucarionte.
Então, eu pego esse gene é insiro na planta, e crio uma espécie com resistência. Crio o famoso transgenico. O que é um trangenico = uma espécie que recebe algum material genético de outra espécie.
Quando eu entendo as bases do dogma central, eu posso trabalhar em qualquer uma dela. Tanto com a área do DNA ( genomica ), quando a área do RNA ( transcriptoma ) quanto a área das proteínas ( proteoma ), como a interação das proteínas ( Metaboloma).
Isso é fato. Depois desse discurso, se percebe que nenhum assunto é isolado. Tudo na biologia é integrado. E assim deve ser visto e aprendido. Entender o assunto é a chave. Colocar o porque na mente. Criar conexões. Criar raciocínios. Se perguntar como posso usar esse conhecimento na pratica.
Mas voltando as proteínas. Como tudo, temos que entender de que ela é composta. As proteínas são polímeros. São polímeros de aminoácidos. Aminoácidos são estruturas que contem um carbono quiral ( assimétrico = 4 ligantes diferentes ). Numa ponta tem uma amina, na outra um acido carboxílico, na outra um hidrogênio, e na outra uma cadeia, sendo essa cadeia que vai diferencias os aminoácidos. Existem 20 aminoácidos naturais. Sendo que existem aqueles em que os heterotróficos não podem sintetizar, são os essenciais, e os que podem sintetizar são os não essências (dã). Os seres autotróficos sintetizam todos.
Cada aminoácido se liga com outro através da ligação peptídica ( desidratação).
As seqüência de aminoácidos que contem uma proteína é importanticipa, porque dela vai dizer a forma tridimensional, e assim ditar sua função.
As proteínas tem estruturas. Temos a estrutura primeira, que é a seqüência pura dos aminoácidos linearmente. Depois temos a estrutura secundaria, onde as interações fracas como ponte de hidrogênio começa a dar forma as proteínas, uma forma helicoidal. Depois demos as estrutura terciária, onde as formas globulosas e domínios protéicos aparecem. E por fim a estrutura quaternária. Que é a estrutura mais complexa, onde ocorre junção de varias estruturas terciárias. Todo esse complexo de proteínas é mantido “fortemente” pela interação de muitas forças fracas, como dipolo-dipolo e pontes de hidrogênio.
A temperatura influencia muito as proteínas. Quanto mais quente, mais rápido será as reações, porem chegando a um ponto, as interações vão se romper e desnaturar as proteínas, perdendo assim suas funções. Daí o problema de febres altas.
As funções das proteínas são diversas. Listar algumas: Catalisadores; Elementos estruturais (colágeno) e sistemas contráteis; Armazenamento(ferritina); transporte de gases (hemoglobina); Hormônios;Anti-infecciosas (imunoglobulina - anticorpo); Enzimáticas (lipases); Nutricional (caseína); Agentes protetores ... etc etc.
Para mostrar a variedade de proteínas e a sua capacidade, eu termino esse texto dizendo que sem essa variedade, nenhum biólogo molecular poderia trabalhar. Não existiria transgenicos, não existiriam clones, testes de paternidades, nada que pudesse trabalhar com o DNA. Porque quando temos uma amostra de DNA, precisamos aumentar essa amostra varias vezes. Para isso precisamos de enzimas ( proteínas ). Só que para fazer isso, precisamos antes abrir a fita dupla do DNA, e para isso precisamos aquecer, e a temperatura é tanta que todas as proteínas inicias degradavam. Com isso, os cientistas recorreram para o meio ambiente. Lembre-se, a biodiversidade é um armazém de ferramentas. No meio ambiente, descobriram que existe bactérias que sobrevivem em fontes termais, a mais de 90 graus. E sem degradar suas proteínas. Então, a partir das proteínas dessa bactéria, podemos trabalhar em altas temperaturas, sem medo de degradação. Isso mostra que nada na biologia é padronizado. Ainda a muito para se descobrir sobre as proteínas.

Lipideos - vilão ou bonzinho!!!

Lipideos

O grande problema dos lipídios é a falta de informação que cerca sobre ele. Imposto como vilão. Como o mal da boa saúde. Mas não é bem assim. O lipídio, ou gorduras, são importantes para nossa vida. Como tudo, uma dieta saudável é capaz de nos nutrir com todos os tipos de moléculas orgânicas que necessitamos, e também, com as quantidades normais de lipídios. Como a diferença entre o remédio e o veneno é a dose, igualmente podemos falar do lipídio. Ele em excesso faz mal. Mas o motivo disso só podemos entender depois de compreender bem o lipídio.
Primeiro, como tudo na biologia, temos que saber a estrutura. Sua composição. Quando estudamos um órgão, precisamos saber quais seus tecidos. Se estudamos o tecido, precisamos saber quais suas células. Porque são as estruturas fundamentais que ditaram a regra do macrocomposto. Isso é algo simples, mas que ainda não é bem compreendido. Quando se aprende as bases moleculares da biologia, consegue-se responder a quase todas as perguntas, porque a biologia é química pura.
Os lipídios são uma classe especial de ésteres. Lembrando da química orgânica, ésteres é o produto da reação de um álcool com um acido carboxílico. Então, se eu pegar um álcool e um acido, através da reação de esterificação, eu tenho um éster. Que esse éster pode ser um lipídio. Como eu tenho 2 componentes, cada um deles vai influenciar na característica do meu lipídio. Logo, vou ter que classificar de acordo com cada um.
Vamos começar com o álcool. Normalmente eu posso ter um lipídio com um álcool de cadeia pequena ( que normalmente é um glicerol). Então esse lipídeo é chamado GLICERIDEO. O glicerídeo podem ser sólidos ou líquidos a temperatura ambiente. E isso é fácil e interessante de entender. Quando temos uma cadeia carbônica saturada, ela tem uma estrutura linear. Contudo, se existe uma insaturação, ela sofre uma dobra. Agora, quando temos varias moléculas de glicerídeos ( lembre-se, ester é álcool mais acido carboxílicos), e as cadeias carbônicas dos ácidos são saturadas, elas conseguem ficar intimamente ligadas, mantendo a estrutura no estado sólido. Contudo, cadeias insaturadas de glicerídeos, faz com que ocorra instabilidade nas moléculas e fique no estado sólido.
Aqui já vemos outro modo de classificar um lipídeo, pela sua cadeia carbônica do acido. Pode ser insaturado, ou saturado.
Voltando para os tipos de álcoois.
Se eu tiver um lipídeo com um álcool de cadeia longa, eu tenho um CERIDEO. Muito comum nas ceras.
Outro tipo de lipídeos são os FOSFOLIPIDEOS. Estes são os lipídeos que possuem radical fosfato junto com o álcool. Isso é de extrema importância. Normalmente os lipídeos são apolares. Eles não se dissolvem em substancias polares, como a água. Dentro da corrente sanguínea, ele tende a formar micelas, que são a forma de estruturas apolares reduzirem ao Maximo o contato com as substancia apolares. O advento de um lipídeo com uma parte polar e apolar foi um avança extremo. Tanto que faz parte de todas as membranas celulares da vida biológica. Tanto, que é a principal característica do ser vivo, possuir célula ( teoria celular) e para possuir célula, tem que ter uma membrana. E essa membrana possui uma bicamada lipidica. Porque mantem a cabeça polar para o meio extracelular e intracelular ( polares) e as caudas insaturadas dos ácidos carboxílicos apolares para dentro. Com isso, moléculas polares não podem entrar na célula, ao contrario das apolares. Para substancias polares entrarem na célula, so com o advento de moléculas ( proteínas) carregadoras ( canais protéicos, iônicos)
Outro tipo de lipídio são os ESTEROIDES, que são os álcoois derivados do colesterol.
O colesterol, além da atividade hormonal, também desempenha um papel estrutural - habita a pseudofase orgânica nas membranas celulares. Muitas vezes chamado de vilão pela mídia, o colesterol é um composto vital para a maioria dos seres vivos.
Bem. A pior parte já passou. Destrinchar o lipídio. Agora vamos ver como ele atua na natureza. Para ter esse conhecimento, é simples. Ver. È verdade, para eu poder escrever isso, os primeiros pesquisadores olharam, pensaram, testaram e comprovaram o que acontecia na natureza. A verdadeira ciência começa com um simples olhar e a curiosidade
Lipidos são altamente energéticos. Basta olhar sua cadeia. São imensos. A energia que falamos é aquela retida dentro das ligações entre cada átomo. Quando quebramos, essa energia é usada para nosso metabolismo. Acontece isso nos glicídios.
O nosso menu predileto corresponde primeiro a degradação dos glicideos. Quando a escassez, a degradação dos lipídeos ( reserva de energia/ gorduras ) e em seguida as proteínas. Mas a pergunta é , porque o corpo prefere primeiro os glicideos?
Porque sim é uma boa resposta, mas complementando dizendo que a seleção natural manteve essa característica. Outra boa é que as moléculas de glicideos são polares, e possui maior reatividade. Outra é que é mais fácil e rápido quebrar moléculas de glicideos, apesar das moléculas de lipídeos possuir maior reserva energética. Não é a toa que muitos animais passam meses sem se alimentar, consumindo seus estoques de gordura.
Lipídeos também são ótimos isolantes térmicos e elétricos. Lembrando das camadas de gorduras de focas, urso, que matem protegidos do frio,e da bainha de mielina, que é feita de lipídio, e que mantem os impulsos elétricos no axônio e aumentam a velocidade deles. Sem esse isolamento, uma relação amorosa seria, literalmente, chocante.
Muitos hormônios são lipidicos.
Varias vitaminas são lipoprotéicas.
Vemos que são importantes, mas seu excesso pode causar mal, pode levar a entupimento de artérias importante, podendo levar a morte. E pior, aumentar nosso peso. ( eu odeio)
Um fato interessante, mesmo sem comer nenhum lipídio, podemos engordar se nossa dieta for muito calórica ( açúcar). Porque o excesso de açúcar e armazenado nas formas de lipídio.
Realmente, se paramos para ver tudo o que o lipídio ( e qualquer outra molécula) realmente faz, entender a rede tão intricada e complexa que é dentro de nossas células, todos os caminhos, todas as moléculas que estão envolvidas, levaria muitas paginas. E isso é importante. Tudo que vemos e aprendemos, não só em biologia, mas qualquer coisa, nunca é tudo. Isso é apenas uma gota do oceano. Até um especialista em lipídio não sabe de tudo que realmente um lipídio faz. Veja a nossa biodiversidade. Será que realmente aprendemos tudo que o lipídio faz. Será que não podemos descobrir uma nova rota de síntese. Um novo tipo de lipídio. Novas estruturas, novas ligações, novas interações. Quem sabe o que nos espera, mas o conceito de lipídio é esse.