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Computador revela o universo das moléculas

O computador revela detalhes sobre a complexa organização das moléculas, algumas das quais podem ter perto de 10 mil átomos e ainda por cima alterar sua forma, como se fossem peças de uma máquina.

Diante de uma tela de computador e equipados com um visor tridimensional, os estudantes de Bioquímica estão preparados para entrar num universo ao mesmo tempo próximo e inacessível. Trata-se do mundo das moléculas, peças feitas de átomos, pequenas demais para serem vistas , mas com as quais a natureza constrói tudo o que se vê. Elas são simples porque representam unidades da matéria em grande escala – como a água de um corpo, por exemplo, que consiste num único tipo de molécula reunido em qualidade inimaginável (o número correto é 6×10 ou o 6 seguido de 24 zeros). Mas cada molécula em si mesma, pode ser incrivelmente complexa. Não a da água, claro, pois reúne míseros três átomos: um oxigênio e dois hemoglobina reúne cerca de 10000 átomos de cinco tipos diferentes: ferro (violeta), carbono (verde), nitrogênio (azul), oxigênio (vermelho) e hidrogênio (branco). Seu peso equivale ao de 65000 átomos de hidrogênio (o da água equivale a 18). De tão bem construída, a hemoglobina e dita alostérica, isto é, pode mudar de forma por conta própria. Ela se abre para abrigar o oxigênio aspirado pelos pulmões, que depois levará ao resto do corpo pelas artérias. Logo que chega aos vasos pulmonares e sofre pressão do ar, a molécula se escancara até que quatro oxigênios entrem em seu interior.
Depois parte para as artérias bem fechada, o que evita danos à preciosa carga. Junto às células, enfim, a esperta molécula libera o oxigênio em troca de gás carbônico, um resíduo da química celular que acaba expurgado pela via pulmonar. É claro que toda essa mecânica pode ser melhor visualizada no computador. Hoje, há programas que desenham os milhares de átomos em sua exata posição dentro da moléculas e diferenciam cada tipo de átomo por meio da cor. Também destacam aspectos chaves, como o anel de nitrogênios cercando o ferro, na hemoglobina: é nele que se atraca o oxigênio vital capturado no pulmão.

Até reações químicas são simulados por meios eletrônicos

A um comando do aluno, a tela mostra oxigênios vagando na proximidade da hemoglobina até que alguns deles são engolidos pela montanha de átomos e acabam presos pela força elétrica do anel de nitrogênio e ferro. Não são apenas dos alunos que aproveitam essas divertidas e didáticas ferramentas da Informática. Também os cientistas começam a usá-las para estudar as centenas de milhares de moléculas anualmente sintetizadas nos laboratórios ou descobertas na natureza. No princípio, para visualizá-las melhor, químicos e físicos montavam moléculas a mão, ligando com arame bolas de madeira e outros materiais. Foi nessa época, nos anos 50 e 60, que se desvendou a estrutura da hemoglobina e também do ácido desoxirribonucléico, ou ADN, molécula de que são feitos genes.
Mas as figuras eletrônicas são muito mais versáteis que as velhas maquetes. Na tela de um computador, as moléculas não só podem ser vistas de diversos ângulos, como também superpostas a outras ou até alteradas: por exemplo, quando se simula uma reação entre duas moléculas diferentes. Encenações desse tipo servem de guia para que, mais tarde, se faça a reação real, no tubo de ensaio. Ou então antecipam a ação de uma molécula, ainda não sintetizada, dentro de um organismo vivo. Esse expediente – útil no caso dos remédios, que vão agir no corpo humano, ou dos pesticidas, que muitas vezes terminam absorvidos pelas pessoas – ajuda a corrigir o “projeto” da futura molécula, entre outras coisas para evitar possíveis efeitos colaterais.
É interessante imaginar o computador como uma espécie de espelho muito especial, no qual se pode construir um imagem do mundo rela. Não se trata de um reflexo fiel, já que os circuitos eletrônicos fazem apenas o que lhes mandam. Assim, reproduzem a ignorância humana. A grande, magia do espelho é que suas imagens podem ser modificadas de forma coerente, e ensinam algo de novo sobre o mundo que retratam. Mesmo quando se trata de um mundo distante e complexo – como o dos átomos organizados em moléculas.

Amilase

Presente na saliva e no pâncreas, essa enzima quebra o amido contido nos alimentos. O peso de todos os seus átomos equivalentes ao de 50000 hidrogênios. Alguns átomos formam cadeias (tiras verdes) e outros formam grupos maiores (cilindros vermelhos)

Aspirina

Marca registrada do célebre ácido acetilsalicílico é o anel benzênico, o hexágono de carbonos, (verde) cercado de hidrogênios (branco), outros carbonos e oxigênio (vermelho). São 21 átomos com peso total equivalente ao de 180 hidrogênios

Supercondutor

É um material que em baixa temperatura conduz eletricidade sem resistência. Importante notar é que sua estrutura é cristalina: os átomos estão bem alinhados como tijolos em uma parede. Os átomos são de bismuto, estrôncio, cálcio, cobre e oxigênio

Dieldrin

Com 12 carbonos (verde) 8 hidrogênio (branco) 1 oxigênio (vermelho), é um veneno útil contra pragas, mas perigoso por causa dos 6 cloros (azul), que danificam substância da classe das enzimas, essências à respiração das células

Náilon

Tipo de molécula que forma cadeias, ou polímeros, ligando-se uma a outra, numa fila interminável. Aqui se vê um elo da cadeia, com seus 38 átomos: 12 carbonos (verde), 22 hidrogênios (branco), 2 oxigênios (vermelho) e 2 nitrogênios (azul)

Heroína

Seus 46 átomos com peso total equivalente ao de 369 hidrogênios têm efeitos sérios devido ao solitário átomo de nitrogênio (azul) em meio aos carbonos (verde), oxigênio (vermelho) e hidrogênios (branco). Ele pertuba a troca de sinais elétricos entre as células nervosas.

Sacarina

Esse adoçante é 500 vezes mais doce que o açúcar comum, a sacarose que contém apenas carbonos, oxigênios e hidrogênios. A sacarina ainda contém enxofre (amarelo) e nitrogênio (azul).

Anticorpo

Em vermelho e amarelo, se vêem as duas complexas cadeias, com milhares de átomos cada, constitutivas do anticorpo, molécula defensora do organismo. Em azul, uma molécula estranha (por isso chamado antígeno) que acaba de ser neutralizado.

Renina

Hormônio secretado pelo rim em momentos de tensão: causa a síntese da angiotensina, que eleva a pressão arterial. As varetas verdes representam átomos de carbono ligados entre si a outros elementos, de outras cores. No total, são mais de 10000 átomos.

Ácido Sulfúrico

Um simplíssimo grupo de enxofre (amarelo) oxigênio (vermelho) e hidrogênio, essa molécula é um corrosivo que se usa por todo lado na química e na indústria. Sua figura não é eletrônica, mas do tipo antigo, de plástico. Cada vareta indica uma ligação elétrica.

Hemoglobina

Sua chave é o anel de quatro nitrogênios (azul) e um ferro (violeta): ele prende o oxigênio vital da respiração e o transporta para as células famintas. Aqui, se vê só uma das quatro partes da hemoglobina; assim mesmo, parte dos átomos estão representados pelas fitas amarelas.

TNT

Numa ratoeira, um pequeno toque provoca violenta reação da mola. No TNT, o gatilho são os três grupos de 1 nitrogênio e 2 oxigênios (azul e vermelho): basta um pequeno aquecimento ou agitação para liberar o terrível energia que os prende à molécula.