Bioquímica é puro propósito, paixão e dedicação à inovação

Maio 13, 2019 de GEOFF

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De vez em quando, ouvimos a pergunta clichê: 'Qual é o significado da vida?' Ou 'Qual é o propósito da vida?' Ou 'Por que nascemos?'. Na maioria dos casos, temos nossa própria agenda sobre qual é o nosso propósito na vida.

Para se tornar um cientista hoje em dia, você precisa de experiência em experimentação - mas obter experiência em laboratório se for estudante de graduação pode ser incrivelmente difícil.

A própria bioquímica determina, em grande medida, o tipo de paixão que você tem em relação à bioquímica e, como sabe com sucesso, exige uma paixão, uma visão, um plano, um objetivo.

Por que eu amo Bioquímica

Da biotecnologia e da mídia digital à energia sustentável e à computação em nuvem, quase tudo hoje é de alguma forma afetado - e às vezes totalmente remodelado - pelos avanços científicos e tecnológicos.

Como sociedade, chegamos a dar os frutos da ciência como garantidos, como nosso uso de computadores, nosso acesso à água corrente e eletricidade e nossa dependência de várias formas de transporte e comunicação. Mas todos esses benefícios decorrem das descobertas e invenções dos cientistas, à medida que buscam insights profundos sobre o funcionamento da natureza e de seus materiais.

Alguns cientistas são extremamente influentes como críticos da cultura ou intelectuais públicos. A esse respeito, figuras como Richard Dawkins e Lawrence Krauss, ou Carl Sagan e Stephen Jay Gould uma geração atrás, vêm à mente.

Os bioquímicos estudam a estrutura, composição, processos químicos e reações químicas nos organismos vivos. Eles analisam as reações químicas nas células e tecidos dos seres vivos, estudam a expressão de genes e pesquisam os efeitos dos alimentos, medicamentos e outras substâncias nos tecidos vivos. A bioquímica é um campo interdisciplinar e engloba elementos da biologia molecular, genética molecular, microbiologia e química orgânica e inorgânica. A pesquisa pura em bioquímica é conduzida para aprofundar o conhecimento humano sobre o assunto, enquanto a pesquisa aplicada é conduzida para resolver problemas práticos.

O trabalho dos bioquímicos é aplicável a uma variedade de áreas como medicina, ciência de alimentos, agricultura e indústria. Na medicina humana e veterinária, os bioquímicos analisam a função e o mecanismo das drogas e ajudam no desenvolvimento de novas drogas. Bioquímicos envolvidos na agricultura e ciência de alimentos determinam a composição química dos alimentos para explorar diferentes fontes de alimentos nutritivos e estudam os efeitos de herbicidas e outros produtos químicos nas plantas cultivadas. Eles usam ferramentas e técnicas avançadas como isótopos radioativos, espectrofotômetros, centrífugas, microscópios eletrônicos e software especializado para realizar experimentos.

Quando eu era mais novo, lembro-me de estudar o trabalho de Louis Pasteur, químico e microbiologista francês que desenvolveu as primeiras vacinas contra raiva e antraz. Ele também é creditado com a invenção da técnica de tratamento de leite e vinho para interromper a contaminação bacteriana, um processo chamado "pasteurização" depois dele.

Um dos pioneiros no campo da microbiologia, Pasteur, juntamente com Ferdinand Cohn e Robert Koch, é considerado um dos três principais fundadores da bacteriologia. Nascido como filho de um curtidor que serviu nas guerras napoleônicas, Louis cresceu ouvindo os contos patrióticos de seu pai, que incutiram nele um profundo amor por seu país. Quando jovem, ele adorava desenhar e pintar, mas seus pais queriam que ele se concentrasse em seus estudos. Ele era um estudante comum que até falhou em sua primeira tentativa de fazer o teste de admissão para a École Normale Supérieur, embora ele finalmente tenha terminado o doutorado.

Em sua carreira como químico, ele refutou muitas das antigas crenças “científicas” errôneas, como o conceito de geração espontânea. Ele recebeu elogios internacionais por desenvolver a primeira vacinação contra a raiva e por seu trabalho seminal no campo da teoria dos germes. Embora muito conhecida por seus trabalhos científicos inovadores, a vida de Pasteur também foi objeto de várias controvérsias.

Você precisa se sentir nostálgico ao começar a pensar em algumas das maiores descobertas já criadas, e talvez sem esses bioquímicos geniais possamos nem ter o mundo revolucionário que existe hoje, aqui estão algumas dessas grandes descobertas:

1. Galileu Galilei (1564 a 1642)

Diz a lenda que, para testar como a gravidade funcionava, Galileu jogou duas bolas, uma pesada e uma leve, da Torre Inclinada de Pisa, mostrando que elas pousaram ao mesmo tempo. Os historiadores duvidam disso - porque seu experimento real foi muito melhor.

O italiano esculpia uma ranhura no centro de uma prancha com cerca de 6 metros de comprimento e 10 de largura. Então ele o apoiou em um ângulo e cronometrou a rapidez com que as bolas rolavam pela pista. O que ele descobriu foi que a distância que a bola percorre é proporcional ao quadrado do tempo decorrido. Mas como, em uma era antes dos relógios, Galileu poderia medir isso com tanta precisão? Ele provavelmente usou música. Ao longo do caminho da bola, ele colocou trastes no estômago, como os de um alaúde. Quando a bola rolou contra os trastes, Galileu cantou uma música, usando os ritmos para cronometrar o movimento e descobrir uma nova lei.

2. William Harvey (1578 a 1657)

Galen havia ensinado que o corpo contém dois sistemas vasculares separados: um fluido "vegetativo" azul, o elixir de nutrição e crescimento, circulava pelas veias, enquanto um fluido "vital" vermelho brilhante viajava pelas artérias, ativando os músculos e estimulando o movimento. . Espíritos invisíveis, ou "pneuma", faziam com que os fluidos escorregassem para frente e para trás como as marés. O coração simplesmente seguiu em frente, expandindo-se e contraindo-se como um fole.

Harvey estava em dúvida. Abrindo uma cobra, ele usou uma pinça para beliscar a veia principal, ou veia cava, pouco antes de entrar no coração. O espaço a jusante da obstrução esvaziou o sangue, enquanto o coração ficou mais pálido e menor, como se estivesse prestes a morrer. Quando Harvey soltou o aperto, o coração voltou a encher e voltar à vida. Beliscar a artéria principal do coração teve o efeito oposto: o espaço entre o coração e o fórceps ficou cheio de sangue, inflando como um balão. Era o coração, não os espíritos invisíveis, que era o motor que conduzia o sangue vermelho às extremidades do corpo, onde passava pelas veias azuladas e voltava ao coração para rejuvenescer. Havia um tipo de sangue que se movia em círculo: circulava.

3. Isaac Newton (1642 a 1727)

Nos dias de Newton, os grandes cientistas da Europa acreditavam que a luz branca era pura e fundamental. Quando ricocheteou em um objeto colorido ou passou por um líquido ou vidro colorido, ficou manchado de alguma forma com a cor - qualquer que fosse a "cor". Newton, escondido em um quarto escuro na fazenda de sua família em Woolsthorpe, virou a idéia de cabeça para baixo. Ele fez um buraco na persiana da janela e manteve um prisma no caminho do sol, espalhando a luz em um espectro oblongo.

Então ele canalizou o espectro através de um segundo prisma. Branco de novo. Finalmente, ele permitiu que as cores passassem, uma a uma, pelo segundo prisma. Começando pela extremidade vermelha e progredindo em direção ao azul, cada cor foi dobrada um pouco mais pelo vidro. Newton descobrira que a luz "consiste em raios diferentemente remanescentes". Era o branco que era o vira-lata - não apenas outra cor, mas uma combinação de todas, uma "mistura heterogênea de raios diferentemente reorganizáveis".

4. Antoine-Laurent Lavoisier (1743 a 1794)

No século 18, a sabedoria convencional era que as coisas queimavam porque continham algo chamado flogisto. Atear fogo a um pedaço de madeira e exalava essa essência misteriosa, deixando para trás um monte de cinzas. A madeira, logicamente seguida, era composta de flogisto e cinzas.

Da mesma forma, aquecer um metal sob uma chama intensa deixou uma substância esbranquiçada e quebradiça. O metal era assim composto por flogisto e calx. Mas Lavoisier ficou preocupado com uma coisa: com o flogisto expelido, o cálice era mais pesado que o metal original. Como o phlogiston poderia pesar menos que zero? Ao cozinhar mercúrio em um frasco, ele mostrou que, à medida que a bexiga se formava, algo era sugado do ar circundante. Ele isolou o gás e acendeu um cone, notando que ele queimava "com um esplendor deslumbrante". Calx não era metal sem flogisto, mas metal combinado com o que Lavoisier chamaria de oxigênio. Deixado para trás no balão, havia um gás que extinguiu chamas - o que chamamos agora de nitrogênio. Fogo e ferrugem produziram reações semelhantes. Lavoisier havia descoberto a natureza da oxidação - e a composição química do ar.

5. Luigi Galvani (1737 a 1798)

Um dia em Bolonha, Galvani ficou surpreso ao ver a perna de um sapo desmembrado se contorcer quando um assistente acionou um gerador de eletricidade estática no outro lado do laboratório. O mesmo efeito ocorreu durante tempestades com raios. Ainda mais notavelmente, Galvani descobriu que a perna do sapo se movia, aparentemente por vontade própria, pendurada em um gancho, mesmo no tempo mais claro. Ele concluiu que estava envolvido algum tipo de eletricidade animal. Seu compatriota Alessandro Volta tinha a mesma certeza de que a eletricidade não era biológica, produzida pelo toque de dois metais diferentes: a perna do sapo estava pendurada em um gancho de latão de um trilho de ferro.

Embora nenhum homem pudesse vê-lo, eles estavam dançando em torno de uma única verdade. Volta confirmou que a eletricidade pode realmente vir de dois metais - ele havia inventado a bateria. Mas Galvani continuou mostrando que também há eletricidade no corpo.

Pegando um sapo dissecado, ele cutucou um nervo cortado contra outro usando uma sonda de vidro. Nenhum metal estava envolvido, mas quando os nervos os tocavam, os músculos contraíam, como se alguém tivesse fechado um interruptor.

6. Michael Faraday (1791 a 1867)

Na juventude, Faraday realizou um conjunto de experimentos mostrando a ligação entre eletricidade e magnetismo, inventando, ao longo do caminho, o motor elétrico e o dínamo. Mas aos 53 anos, ele havia caído em uma depressão profunda.

Talvez tenha sido uma enxurrada de correspondências paqueradoras de Lady Ada Lovelace, a filha de Byron, que o tirou do sério: qualquer que seja a causa, ele decidiu levar a unificação um passo adiante e mostrar que a eletricidade e o magnetismo estão relacionados à luz.

Usando uma lâmpada a óleo Argand, Faraday projetou luz polarizada através de um bloco de vidro, ao lado do qual estava um poderoso eletroímã. Segurando um filtro polarizador, chamado prisma de Nicol, aos olhos, ele girou até a luz se apagar. Então ele ligou a corrente. A imagem da chama reapareceu repentinamente. Ele desligou o ímã e a chama desapareceu. O campo magnético, ele percebeu, estava distorcendo o feixe de luz - e se a polaridade do campo fosse invertida, o feixe de luz girava para o outro lado. Faraday havia unificado mais duas forças, demonstrando que a luz era na verdade uma forma de eletromagnetismo.

7. James Joule (1818 a 1889)

Lavoisier havia eliminado o flogisto, mas antes de sua morte ele havia introduzido a idéia de calórica, seu nome para uma substância invisível - um "fluido sutil" - considerado o transportador de calor.

Coloque um pôquer de metal no fogo, ele argumentou, e o calórico subirá pelo eixo até que você sinta o calor no cabo. De acordo com essa teoria, a razão pela qual algo esquenta quando você a esfrega é porque você abrasa a superfície e deixa sair calorias.

Mas por que, não importa quanto tempo você esfregue, o calor continuará chegando? Ou havia um suprimento infinito de calorias em cada objeto ou, como Joule suspeitava, o calor era algo completamente diferente. Com um cordame de polias e pesos, ele girou uma roda de pás dentro de um vaso de água e mediu cuidadosamente a mudança de temperatura. O movimento da raquete fez a água esquentar, e o relacionamento era preciso: elevar um quilo de líquido em um grau exigia 772 libras-pé de trabalho. Joule descobriu que o calor não era uma coisa. Era uma forma de movimento.

8. A A Michelson (1852 a 1931)

Para um homem da Marinha como Michelson, era impensável que a Terra estivesse à deriva na infinidade, sem pontos de referência para medir. Então ele se propôs a provar a existência do éter, o cenário fixo do universo e a substância em que nosso planeta nadava enquanto se movia pelo espaço. Em seu aparato, dois feixes de luz viajavam em direções perpendiculares. O feixe que se move a montante - com a órbita da Terra - deve, ele previu, ser abrandado pelo vento do éter, enquanto o outro feixe deve ser menos afetado. Comparando suas velocidades com um interferômetro, Michelson calculava o movimento da Terra contra os céus. Mas algo estava errado: a velocidade dos dois raios era a mesma. Com a ajuda de Edward Morley, Michelson fez as medições com muito mais precisão. Ainda não havia um indício de éter. De fato, o experimento foi um fracasso bonito.

Como Einstein mostrou, não pode haver espaço fixo nem tempo fixo. À medida que avançamos pelo universo, nossos bastões de medição encolhem e se esticam, nossos relógios funcionam mais devagar e mais rápido - tudo para preservar o único padrão verdadeiro, que não é o éter, mas a velocidade da luz.

9. Ivan Pavlov (1849 a 1936)

Ao contrário da lenda, Pavlov quase nunca usava sinos em seus experimentos com cães salivantes. Seus animais eram mais exigentes. Em sua “Torre do Silêncio”, selada de distrações, ele e seus assistentes condicionaram os animais a distinguir entre objetos girando no sentido horário ou anti-horário, entre um círculo e uma elipse, mesmo entre sutis tons de cinza.

Mas, para seu experimento mais notável, ele usou música. Primeiro, um cachorro foi treinado para salivar quando ouviu uma escala ascendente, mas não descendente. Mas Pavlov imaginou o que aconteceria se o animal escutasse as outras combinações das mesmas notas? As melodias foram tocadas e a saliva coletada. Por meio de um condicionamento simples, o cão havia categorizado a música ouvida em dois grupos, dependendo de os tons estarem predominantemente subindo ou descendo. A mente havia perdido um pouco de seu mistério, Pavlov havia mostrado como o aprendizado era uma questão de criaturas formando novas conexões em uma máquina viva.

10. Robert Millikan (1868 a 1953)

Ao dobrar um raio catódico com um campo elétrico, o estudioso de Cambridge J? Thomson demonstrou que a eletricidade é uma forma de matéria e mediu a razão de sua carga por sua massa. Seguiu-se que a eletricidade era feita de partículas, mas para encerrar o caso, alguém precisava isolar e medir uma.

No laboratório de Millikan em Chicago, duas placas redondas de latão, a superior com um furo perfurado no centro, foram montadas em um suporte e iluminadas de lado por uma luz forte. Em seguida, as placas foram conectadas a uma bateria de 1.000 volts. Com um atomizador de perfume, Millikan borrifou uma névoa de óleo sobre o aparelho e observou através de um telescópio algumas das gotículas - pareciam estrelinhas - caírem na área entre as placas. Ao ajustar a tensão, ele observou algumas gotas serem empurradas lentamente para cima enquanto outras eram puxadas para baixo. Sua passagem pelo atomizador os havia ionizado, dando às gotas cargas negativas ou positivas. Cronometrando seu movimento com um cronômetro, Millikan mostrou que a carga, como a troca do bolso, vinha em quantidades discretas. Ele encontrou o elétron.

A bioquímica está rapidamente se tornando um assunto extremamente importante. Formando a base de uma grande quantidade de pesquisas, seu estudo pode contribuir para uma carreira de sucesso, oferecendo mais alternativas do que muitas outras correntes da ciência.

Suas aplicações são de importância vital para as áreas de medicina, diagnóstico, produtos farmacêuticos, biotecnologia, microbiologia, veterinária, agrícola e lacticínios.

Os bioquímicos estudam a estrutura e função de enzimas, proteínas, carboidratos, gorduras e seus processos metabólicos, base molecular da ação de genes, etc. A engenharia bioquímica aproveita o conhecimento de organismos e sistemas vivos para criar processos seguros e eficientes. Preocupado principalmente com as mudanças biológicas, é um insumo essencial na produção de produtos farmacêuticos, alimentos e tratamento de resíduos.

Existe uma demanda crescente por bioquímicos envolvidos em pesquisa genética bioquímica em todo o mundo, especialmente para aqueles com especialização em biologia celular, genética, proteômica, química do desenvolvimento, química orgânica e médica, química e orgânica, métodos bioquímicos e pesquisa. Existem vagas para bioquímicos em P&D em departamentos científicos da indústria, laboratórios do setor público, universidades e hospitais.

Está claro que o mundo precisa de mais bioquímicos para a evolução e criações revolucionárias de inovação em suas aplicações.

Como disse Donald J. Cram, químico americano que dividiu o Prêmio Nobel de Química em 1987:

“Poucos cientistas familiarizados com a química dos sistemas biológicos no nível molecular podem evitar ser inspirados. A Evolution produziu compostos químicos requintadamente organizados para realizar as tarefas mais complicadas e delicadas. Muitos químicos orgânicos que visualizam estruturas cristalinas de sistemas enzimáticos ou ácidos nucléicos e conhecem as maravilhas da especificidade do sistema imunológico devem sonhar em projetar e sintetizar compostos orgânicos mais simples que imitam as características funcionais desses compostos que ocorrem naturalmente. ”