Moléculas biológicas: você é o que você come

RKA11E Olá, e bem-vindo à minha cozinha! Estou te convidando para vir aqui hoje, porque na semana passada a gente estava no meu banheiro, e eu me sinto mal por isso. E também porque hoje eu estou preparando o almoço. Eu vou usar a cozinha como laboratório, durante esse tempo eu vou falar com vocês sobre três coisas. Primeiro, sobre as três moléculas mais importantes da Terra. Depois, sobre o sanduíche que eu vou comer, e por último sobre um cientista obscuro que nos ensinou tudo o que sabemos sobre a urina. Até agora, já falamos sobre o carbono e também já falamos sobre a água. Agora vamos ver as moléculas que compõem cada ser vivo que vive no planeta Terra. Não importa se você é uma bactéria, ou uma grande baleia azul, ou se você é a Lady Gaga, ou até mesmo o ácaro vivendo nos cílios da Rainha da Inglaterra. Elas são chamadas de biomoléculas. Elas não são apenas blocos de construção, elas são as moléculas necessárias para que cada coisa viva possa sobreviver na Terra, são fontes de energia. Elas também são instruções que todos os organismos usam para nascer, crescer e finalmente, passar essas mesmas instruções para gerações futuras. Nós estamos falando dos carboidratos, dos lipídios, das proteínas e dos ácidos nucleicos. Hoje nós vamos falar apenas das três primeiras. Não é coincidência que as classificamos da mesma forma que classificamos os alimentos, porque elas são comida. Temos que agradecer essa classificação ao cientista pouco conhecido que dedicou sua vida ao estudo da urina humana. Meu Deus, eu estou de volta, isso deve significar que está na hora da parte mais legal aqui do nosso curso: A "Biolo-grafia". Seu nome era Wiliam Prout, e no início de 1800 ele estava fascinado com a digestão humana, especificamente com a nossa urina. Já que ele achava que a melhor maneira de se compreender o corpo humano era através da química. E a melhor maneira de entender a química do corpo, seria entender o que ele faz com a comida. Durante o dia ele exercia medicina, mas toda a manhã antes do café da manhã, ele era um pesquisador em seu laboratório em Londres. Lá ele fez grandes coisas como ser o primeiro a descobrir que em nosso estômago há ácido clorídrico. Além de escrever um livro inovador sobre pedras nos rins, chamado: "O inquérito sobre a natureza e o trato do diabetes, cálculo e outras afecções do trato urinário". Naturalmente, ele foi a primeira pessoa a descrever a composição química da ureia, o componente principal da urina. Só para registrar, assim que ela fica na água, ureia libera amônia e esse é o cheiro da urina. Através dos anos de estudo sobre a urina, Prout chegou à conclusão de que todos os alimentos se encaixam em três categorias: as sacarinas, ou seja, os carboidratos; as oleaginosas, que são as gorduras, e as albuminas, ou proteínas. Ele chegou a dizer que para ser saudável, nós devemos ingerir todas essas três coisas. Não apenas rins de carneiro e gin, o que era muito consumido em Londres na época. Assim como tantos outros, Prout foi esquecido em sua própria vida, porque enquanto estudava ciência moderna, todo mundo estava andando ao redor, acreditando que a cor da urina era determinada pela nossa personalidade. Essas pessoas me parecem um tanto quanto tolas, se elas deduzem isso pela cor. Imagino o que não diziam sobre o gosto? No entanto, Prout não conseguiu entender o que eram essas biomoléculas. Ele não sabia o que elas eram, mas ele compreendeu que havia três ingredientes necessários para a vida, e que todo o organismo ou sintetizava, ou ingeria esses ingredientes para viver. Vamos começar com o ingrediente mais básico para a vida, que são os carboidratos. Você provavelmente já ouviu falar sobre eles, mesmo que você tenha evitado por um bom tempo. Mas o fato é que nada e ninguém pode evitar os carboidratos, isso porque eles são a fonte de toda a energia que temos à nossa disposição. Os carboidratos são compostos por açúcar, e sendo os mais simples deles os monossacarídeos. "Monos" para um, e "sacarídeo" que é a raiz da palavra açúcar. E essas estrelas aqui são as glicoses. Elas são realmente fundamentais. O número um na cadeia alimentar global significa dizer que elas provêm do sol. Toda energia biológica é originariamente captada do sol pelas plantas, como a glicose através da fotossíntese. E cada célula que precisa de energia, usa glicose para obter energia em um processo chamado respiração. Além da glicose, há outros monossacarídeos como a frutose, que tem a mesma fórmula molecular: C₆H₁₂O₆, mas arranjada de forma diferente. Essa diferença sutil na química é muito importante. A frutose por exemplo, é significativamente mais doce do que a glicose. Elas também são processadas em nosso organismo de diferentes formas. Há também os dissacarídeos, que como o próprio nome diz, são dois monossacarídeos juntos. O mais famoso é a sacarose, que é simplesmente uma molécula de glicose unida a uma molécula de frutose por uma ligação covalente. Os monos e os dissacarídeos de pacotes de energia muito pequenos, e que são realmente fáceis de nosso corpo processar. Mas quando esses carboidratos começam a formar cadeias muito longas, suas funções e seus papéis também mudam. Ao invés de serem fontes de energia, se tornam armazenamento de energia ou componentes estruturais. Estes são os polissacarídeos. Ao invés de serem apenas dois ou três monossacarídeos juntos, os polissacarídeos podem conter milhares de unidades de açúcar simples, e por serem tão grandes, eles são ótimos componentes estruturais. A celulose é o componente estrutural mais comum das plantas. Ela é formada por várias moléculas de glicose, e é o composto orgânico mais comum do planeta. Infelizmente, é muito difícil de digerir. As vacas podem fazer isso, mas infelizmente, os seres humanos não, e é por essa razão que nós não podemos comer grama. Os polissacarídeos também são muito bons para armazenar energia. Não apenas estruturalmente, mas como um depósito de energia, e é por isso que temos o pão. A coisa mais interessante aqui é que o pão é feito de amido, o mais simples é chamado de amilose. A amilose e a celulose são exatamente iguais, mas um é grama e o outro é pão. As plantas armazenam glicose na forma de amido em formas muito diversas, como por exemplo, raízes e tubérculos, na polpa doce de frutos, ou até nas sementes de trigo que são moídos e viram farinha. O grão moído é o principal ingrediente do pão, e claramente, todas as suas calorias vêm dos carboidratos. Quando eu comer tudo isso, e pode ter certeza que eu vou, eu vou estar ingerindo toda a energia química que essa planta obteve do sol para produzir a próxima geração de sementes, e que nós armazenamos para o nosso próprio uso. Tudo para mim. Mas sendo seres humanos, nós não podemos armazenar nossa energia na forma de frutos ou tubérculos, temos maneiras diferentes para isso. Nós armazenamos a energia dos carboidratos na forma de glicogênio, que é bem parecido com a amilose ou amido, só que bem mais complexo. Ele é basicamente composto da glicose, que sobra depois que nos alimentamos e que é captada pelo nosso músculo para ser prontamente utilizada. Ah, ela também é captada pelo fígado. O glicogênio é uma reserva energética de curto prazo. Quando ficamos longos períodos sem comer, praticamente todo o glicogênio é esgotado. No entanto, a maneira que armazenamos energia por longos períodos, é na forma de gordura. O pior inimigo de nossas mães é a gordura, contudo, ela é na verdade muito importante, e é dos tipos mais comuns de biomoléculas, os lipídios. Os lipídios são menores e mais simples do que os carboidratos complexos, e eles estão sempre agrupados por sua incapacidade de se dissolver em água. Isso porque sua estrutura química, é em grande parte apolar. E como vimos em aulas anteriores, a água repele moléculas apolares. Os dois não se misturam, assim como ocorre com óleo e água, na verdade isso exatamente como óleo e água. Se você já leu rótulos nutricionais, ou já ouviu falar sobre isso na televisão, você provavelmente está a par de como classificamos os tipos de gordura. Mas como também sabemos, 99% de nós não faz ideia do que essas classificações realmente significam. As gorduras são constituídas de dois ingredientes químicos: o glicerol, que é um tipo de ácido, e o ácido graxo, que é uma cadeia de hidrocarboneto com hidroxilas terminais. Quando ligamos três moléculas de ácido graxo ao glicerol, temos o glicerídeo. Nos o encontramos em coisas como a manteiga, manteiga de amendoim, em óleos, e na gordura da carne. Os triglicerídeos podem ser saturados ou insaturados. Eu sei que quando colocamos a palavra gordura e saturada na mesma sentença, soa como uma noite no KFC. Mas nesse caso, estamos falando sobre ser saturado como o hidrogênio. Como você certamente vai lembrar da nossa primeira aula, o carbono é muito sagaz na maneira que ele usa seus quatro elétrons. Ele pode formar uma duas ou até mesmo uma tripla ligação, isso significa que se os átomos de carbono estão ligados ao ácido graxo por uma ligação simples, todos os átomos de carbono estão ligados a pelo menos dois átomos de hidrogênio, e um deles está ligado a um terceiro. Então, a gordura está saturada de hidrogênio, mas quando alguns dos átomos de carbono estão ligados entre si por duplas ligações, eu estou falando dos elétrons. Todos esses carbonos não são capazes de pegar esses átomos de hidrogênio, isso significa que eles não estão saturados de hidrogênio e nós chamamos de gordura insaturada. Para demonstrar, preste atenção para esse fraco de manteiga de amendoim. Aqui você pode ver todos esses tipos de gordura. O material líquido que você vê aqui no topo é a gordura insaturada, que nós geralmente relacionamos aos óleos. O material pastoso aqui também contém um pouco de gordura insaturada, mas também contém gordura saturada, que não tem duplas ligações. Isso permite adicionar mais produto porque está sólido à temperatura ambiente. Existem também outras formas de classificação das gorduras. Você ouviu falar em gorduras trans, que todo mundo sempre diz que não podemos comer, e eles estão certos. Não as coma. Eles não existem na natureza, e são basicamente ácidos graxos insaturados, que ao invés de torcerem aqui, continuam em linha reta e isso faz muito mal mesmo, então não os coma. O ômega-3 ou ácido graxo, já que é insaturado no carbono 3 que é esse bem aqui, que é a única diferença, mas é a razão pela qual eles são muito importantes, e porque nós não os sintetizamos por conta própria. Eles são gorduras essenciais, o que significa que precisamos comer para obtê-los. Tudo isso está me dando muita fome, mas antes de vermos outras comidas, há um outro tipo de lipídio nada apetitoso, que também precisamos falar. Guarde que os triglicerídeos são três ácidos graxos ligados a um glicerol. Agora, troque um desses ácidos graxos por um grupo fosfato, assim temos um fosfolipídio. Eles compõem as paredes da membrana celular. Uma vez que o grupo fosfato possui carga, ele é atraído pela água, já a outra extremidade como não é polar, é repelida pela água. Então se você colocar um pouco de fosfolipídio em um copo de água, eles automaticamente irão se arranjar dessa forma, com as extremidades hidrofóbicas unidas e as extremidades hidrofílicas interagindo com a água. Cada célula do nosso corpo usa essa estrutura natural para formar a sua parede celular, a fim de manter as coisas ruins do lado de fora e as coisas boas do lado de dentro. Outro tipo de lipídio é o esteroide. Os esteroides possuem um núcleo formado por quatro anéis de carbono interligados, que podem ser usados para formar centenas de variações. O principal deles é o colesterol, que se une aos políticos para ajudar a formar as paredes celulares. Mas também, pode ser usado para formar outros diferentes hormônios lipídicos. Finalmente, vamos falar sobre a mais complicada, poderosa, polimorfa e impressionante molécula do nosso corpo: a proteína. E por complicado, eu quero dizer que ela é provavelmente a componente química é mais complexa do planeta. Elas são tão incríveis, que iremos ter uma aula separada sobre como elas são formadas pelo DNA. Exatamente nesse instante, em você, há dezenas de milhares de proteínas fazendo de tudo para te manter vivo. Há enzimas regulando processos químicos, ajudando a digerir os alimentos. Elas formam os anticorpos que combatem invasores como as bactérias e os vírus, ajudando o seu sistema imunológico. A proteína, como as endorfinas, que gostam de confundir seu cérebro te fazendo sentir as emoções. Elas estão em todo lugar, elas fazem todas as coisas. As proteínas fazem todas essas coisas utilizando apenas 20 diferentes componentes, que são os aminoácidos. Assim como os ácidos graxos, os aminoácidos têm um grupo carboxílico em uma extremidade, e na outra um grupo amino. Isso é muito importante porque mesmo o nitrogênio estando em todo lugar, ele é 80% do ar. Nós não podemos simplesmente tirá-lo do ar colocá-lo em nosso organismo. Nós os obtemos através dos alimentos, portanto, temos que ingerir alimentos ricos em proteínas como esse ovo, que possui proteína em toda essa parte branca, e logo, aqui há muito nitrogênio. Entre a amina e a carboxina, nós temos um carbono que está compartilhando um dos seus elétrons com o hidrogênio, e o outro elétron está livre para compartilhar com o outro radical. Que é como se fosse um espaço em branco para ser preenchido, e nós os chamamos de grupo R. Ele também pode ser chamado de cadeia lateral e há 20 tipos diferentes de cadeias laterais. O que quer que se encaixe nesse espaço em branco, irá determinar a forma e a função desse aminoácido. Então, se colocarmos isso aqui, teremos a valina que é um aminoácido que faz um monte de coisas, c omo por exemplo, nos proteger e construir o tecido muscular. Já se colocarmos isso aqui, teremos o triptofano, que é mais conhecido por seu papel em ajudar a regular nosso humor e os nossos níveis de energia. Os aminoácidos formam longas cadeias chamadas de polipeptídeos. As proteínas se formam quando esses peptídeos se ligam formando estruturas complexas e muito elegantes. Eles se dobram, se enrolam, se torcem, como se fossem esculturas e eu adoraria ir ao museu todos os dias apenas para admirá-los. A síntese de proteínas só é possível se tivermos todos esses aminoácidos essenciais, mas há nove deles que nosso organismo não consegue produzir: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina. Ao comermos alimentos ricos em proteínas, podemos digeri-las em sua estrutura básica, então podemos usar esses aminoácidos essenciais na construção de nossas próprias proteínas. Alguns alimentos em especial, os de origem animal, têm todos esses aminoácidos essenciais. O que inclui esse ovo, e isso também inclui o meu fantástico sanduíche de três carnes, que é tudo que precisamos para sermos felizes e saudáveis. E tenho certeza de que é por causa disso, que isso parece delicioso. Ou não.