Carbono como bloco de construção da vida

RKA8JV Você provavelmente está familiarizado com as várias formas que o carbono assume em suas ligações e estruturas moleculares, por exemplo, o grafite mostrado aqui, que você utiliza para escrever. Você utiliza o lápis para escrever, este tem algumas propriedades que fazem com que o mesmo deixe a marca no papel, e o próprio papel é composto por átomos de oxigênio, carbono e hidrogênio. Esta aqui é a forma que o carbono pode assumir. Uma pedra sólida de diamante, ao contrário da crença popular que o diamante vem do carvão, ele raramente tem algum papel na formação dos diamantes. São formados sob enorme temperatura e pressão. Mas o que talvez você não se dê conta é que o carbono é essencial à vida. A vida da forma que a conhecemos é baseada no carbono. Talvez possa existir algum outro tipo de vida, que não seja baseada no carbono, mas todas as que conhecemos e podemos observar até agora são baseados no carbono. Então, por que o carbono é tão essencial à vida? Qual é a estrutura principal formada pelo carbono que permite que a vida seja possível? Tudo parece fazer sentido quando observamos a tabela periódica e vemos o número atômico, e suas características de ligações moleculares. Isso mostra por que a Química é tão importante. Se observarmos aqui, vemos que o carbono tem um número atômico igual a 6, então, tem 6 prótons. Desenhando aqui, vemos 1, 2, 3, 4, 5, 6 prótons. O isótopo de carbono mais comum é o 12, que possui 6 nêutrons. Então vamos desenhá-lo aqui. 1, 2, 3, 4, 5, 6. E o carbono eletricamente neutro possui 6 elétrons. 2 deles estão no primeiro nível de energia, enquanto 4 elétrons restantes estão na camada de valência, e esses últimos são responsáveis pelas ligações e reações químicas. Se esse assunto não parece familiar a você, sugiro que assista aos vídeos da Khan Academy que tratam desse assunto. O carbono tem 4 elétrons na camada de valência, que são os responsáveis pelas ligações químicas. Vamos simplificar sua estrutura aqui, colocando o carbono dessa forma e colocando 4 elétrons na camada de valência. Você deve se lembrar da regra do octeto. Os átomos ficam mais estáveis quando atingem 8 elétrons sua camada de valência, e o carbono pode fazer isso com 4 ligações covalentes. Por exemplo: colocando 4 átomos de hidrogênio ligados ao átomo de carbono, temos uma estrutura como essa aqui. O hidrogênio tem 1 elétron na camada de valência, liga-se ao carbono, e o átomo de hidrogênio está completo na sua camada de valência, pois possuem 2 elétrons, uma vez que este pertence ao primeiro período da tabela periódica. A tendência para o hidrogênio é preencher o primeiro nível de energia e ficar mais parecido com o hélio. O carbono pode preencher 8 elétrons na sua camada de valência se ligando a mais 3 átomos de hidrogênio. Então, o carbono está completo na sua camada de valência com 8 elétrons sendo compartilhados, e o hidrogênio também, com 2 elétrons, sendo compartilhados na sua estrutura. Esta molécula que estamos desenhando aqui é a do metano, e, por definição, é considerada uma molécula orgânica, uma vez que é constituída por carbono. Toda a Química Orgânica é baseada em estruturas formadas por átomos de carbono. Nesse caso particular, por conter apenas hidrogênio e carbono, esta molécula é chamada de hidrocarboneto. Você pode pensar em moléculas como as da gasolina e mesmo o metano, pode ser utilizado como combustível. Você pode pensar também em uma cadeia formada por átomos de carbono e hidrogênio, obtendo um octano. Você já deve ter ouvido falar, no cotidiano, de octanagem para combustíveis. E isso é um hidrocarboneto, e é um octano, pois possui 8 átomos de carbono. Tipicamente, o carbono faz 4 ligações. Colocando os átomos de hidrogênio nessa estrutura, temos o primeiro átomo de carbono ligado a 3 átomos de hidrogênio, os átomos de carbono, os intermediários ligados, cada um, a 2 átomos de hidrogênio e o último, ligado a 3 átomos de hidrogênio. Visto que o carbono é tetravalente, isto é, tem a capacidade de realizar 4 ligações covalentes com outros átomos de carbono, ou com átomos de outros elementos, no estudo da Química Orgânica é primordial saber o que é uma cadeia carbônica e compreender as diferentes formas de representá-las. A cadeia carbônica é uma estrutura formada quando os átomos de carbono se unem. Desenhando a estrutura espacial, o carbono, por ter 4 ligações dessa forma, tende a formar um tetraedro, ou seja, a forma geométrica molecular é um tetraedro. Quando pensamos na forma tetraédrica, podemos pensar no carbono ocupando a parte central e cada átomo de hidrogênio ocupando o vértice de um tetraedro. Essa é a estrutura para o metano, citado anteriormente. Cada face do tetraedro são triângulos. Podemos pensar, nesse caso, como uma pirâmide com base triangular. Então, temos 4 ligações covalentes, que podem ser desenhadas nessa figura dessa forma, com o átomo de carbono no centro cercado por 4 átomos de hidrogênio. Então, para o caso específico do metano, você pode ver o mesmo representado dessa forma, mostrando as 4 ligações covalentes. Desta outra maneira, representa as mesmas ligações através da estrutura de pontos, evidenciando as ligações e a forma espacial que mostra a forma geométrica da figura. Bem, vendo todas essas formas diferentes, e observando a quantidade de formas com as quais o carbono pode se ligar, como podemos ligar o carbono à vida? Por que o carbono é a base da construção da vida? Nós já falamos a respeito de você ser constituído por 70% de água, portanto, sendo a sua massa constituída por 65% só de oxigênio e, em segundo lugar, vem o carbono, que constitui aproximadamente 18% da sua massa. Isso se deve ao fato que mesmo que não participe tanto da constituição fluida do seu corpo, tem muito de carbono em sua estrutura molecular. Essa daqui é a estrutura da molécula do DNA e toda essa parte em cinza aqui é feita por carbono. O DNA é essencial à vida. Atualmente, o nível de conhecimento e desenvolvimento do estudo do DNA atingiu um nível tão elevado que já é possível fazer o diagnóstico de determinadas doenças por antecipação, mesmo antes que apareçam os primeiros sintomas. Essas outras moléculas aqui são hexoquinases, que são proteínas constituídas por átomos de carbono. Esta outra é a glicose, que é uma substância doce e que regula a energia que seu organismo consome e necessita. E esta daqui é o ATP, que tem, em sua estrutura, fundamentalmente, o carbono. A energia localiza-se se nas ligações entre átomos. Quando estas ligações são quebradas, liberta-se a energia que não é diretamente utilizada. Para poder ser utilizada pelas células, o ser vivo utiliza a molécula de energia que é o ATP, que é, basicamente, formada por carbono. Esta molécula é a transportadora universal de energia a nível celular. Então, espero que esse vídeo tenha dado a você um motivo para apreciar mais o carbono, não apenas para obtenção de grafites e diamantes, mas como os tijolos fundamentais construtores da vida.