07 julho 2010

Para você refletir sobre a origem da vida!

Marcos Aires de Brito

Observe que as seguintes imagens de suas mãos (esquerda e direita) não seriam sobreponíveis. Esta diferença de quiralidade das mãos torna-se obvia quando alguém tenta
cumprimentar outra pessoa utilizando “a mão trocada”, ou seja, a mão esquerda não se
encaixa com a mão direita e vice-versa. O termo quiralidade deriva da palavra grega χειρ,
significando mão.

ESPELHO IMAGINÁRIO
Enantiômeros

Note que estamos imaginando dois aminoácidos (os constituintes das proteínas e das enzimas) suportados pelas mãos, que também teriam imagens que não se sobrepõem. Essas imagens formam um par de enantiômeros: um deles tem a capacidade de girar o plano da luz
polarizada para a esquerda (L ou S - do Latin, Sinister = esquerda) e o outro tem a capacidade de girar o plano da luz polarizada para a direita (D ou R - do Latin, Rectus = direita), de igual ângulo, por isso apresentam atividade ótica e são considerados quirais. Mas quando existem 50% de ambas as formas, a mistura não apresenta atividade ótica. A forma D é geralmente doce, enquanto que a forma L não apresenta gosto.

Esse desvio (alfa ) é medido em um equipamento denominado polarímetro. Agora acompanhe uma interessante animação em
http://scholar.hw.ac.uk/site/chemistry/activity5.asp
sobre a utilização do polarímetro. Note na representação do polarímetro que a luz torna-se polarizada em um plano, após sair do polarizador e ao interagir com um dos enantiômero sofre um desvio para a esquerda = no sentido anti-horário (+alfa ) e para a direita = no sentido horário (-alfa ), quando se utiliza o outro enantiômero.
Muitas moléculas (incluindo todas as enzimas), utilizadas para exercer alguma função com
atividade biológica tais como aminoácidos, proteínas e açucares, apresentam quiralidade
específica. Enzimas, que são proteínas especializadas para atuar como catalisadores para
aumentar a velocidade das reações de interesse biológico, são todas quirais e a maioria dos
aminoácidos utilizados pelos seres vivos são L e produzem proteínas e enzimas também L, mas açucares são enantiômeros D.
A origem da mesma quiralidade (homoquirais) nos organismos vivos é objeto de muitas discussões no meio científico. Alguns cientistas acreditam que a vida na terra escolheu um tipo de quiralidade por acaso, mas por que apenas os aminoácidos L são utilizados pelos seres vivos em nosso planeta? Isso significa que apenas a forma L, ou seja, metade dos aminoácidos (naturais ou sintéticos) que você utiliza em sua dieta é absorvida para ser utilizada e a outra metade (a forma D) não sendo utilizada é excretada pelo organismo. Alguns cientistas acreditam que deve existir algum lugar no universo, caso a vida nesse local tenha suporte no carbono, em que as moléculas teriam uma quiralidade oposta em relação à vida na terra. Então surge uma pergunta chave: Por que as moléculas utilizadas por organismos vivos em nosso planeta são homoquirais?
Aquiralidade de aminoácidos leva a quiralidade de enzimas (isto é o que se constitui no “modelo chave-fechadura”, utilizado em Bioquímica), que por sua vez produz compostos naturais quirais e todos os produtos naturais quirais podem ser sintetizados por químicos que os utilizam para a construção de compostos mais complexos. Entretanto, não podemos distinguir enantiômeros, a não ser que se disponha de um ambiente quiral. Não seria possível se obter no laboratório um excesso enantiomérico (de um enantiômero em relação ao outro), a não ser que se utilize (como produto de partida) um enantiômero natural, ou seja, a fonte de um excesso enantiomérico deriva de sistemas vivos. Assim, esse se torna um tópico fascinante e desafiador em Química, pois leva a questão da origem da quiralidade na natureza e a origem da vida em nosso planeta.
Os modelos que tentam explicar a origem da vida normalmente utilizam sistemas químicos simples, que evoluem para sistemas mais complexos, mas fica difícil se imaginar em um ambientes primitivo na terra, algo capaz de produzir (além da mistura de enantiômeros, sem atividade ótica), um excesso enantiomérico. Portanto, a origem da vida passa por um profundo estudo experimental da estereoquímica, que os químicos ainda não atingiram!
Existem basicamente duas possibilidades para se ter um excesso enantiomérico em sistemas biológicos: (1) o excesso enantiomérico seria gerado através de um processo de evolução natural ou (2) para ocorrer o excesso enantiomérico seria necessário um “comando de Deus”. A primeira possibilidade envolve a seleção (considerando apenas aminoácidos) em uma mistura de enantiômeros. Uma mistura desse tipo (com 50% de ambos os enantiômeros) seria considerada uma medida média (um tratamento estatístico), pois não existem exatamente idênticas quantidades de ambos os enantiômeros, ou seja, não podemos afirmar que exista a mesma quantidade de moléculas com helicidade para a direita em relação ao número de moléculas com helicidade para a esquerda, pois esse é um raciocínio estatístico.
Entretanto, é oportuno informar que todas as tentativas para se medir (no laboratório) o excesso enantiomérico, mesmo já tendo sido evidenciado algum enriquecimento, se mostraram difíceis de serem reproduzidas e que os cientistas que trabalham nessa área estão buscando simular no laboratório as condições de um mundo prébiótico e também estão procurando examinar a quiralidade de formas de vida extraterrestre.
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