Os Cheetos e os flamingos

Por incrível que pareça, as cores vibrantes dos flamingos e dos Cheetos são ambas resultado da presença de pigmentos de um grupo de substâncias tetraterpênicas relacionadas ao caroteno: os carotenóides.

A estrutura dos carotenóides é baseada em um longo esqueleto linear de dienos conjugados. Caracterizam-se por apresentar função antioxidante, exibir cores muito bonitas e acentuadas que vão do amarelo ao vermelho, ser lipossolúveis, e essenciais como precursores da síntese da vitamina A em animais.

Cantaxantina

A cantaxantina, por exemplo, é inserida na alimentação dos flamingos em cativeiro para produzir sua cor rosa característica; na natureza, os flamingos selvagens encontram esse mesmo pigmento no seu alimento preferido: camarões de salmoura.

A cantaxantina também produz uma cor avermelhada aos alimentos. É quimicamente semelhante à zeacriptoxantina, à betaína e à criptoxantina. Todos esses corantes de tons vermelho-alaranjado estão presentes no milho e no caqui; e em menor quantidade na cenoura, abóbora e manga.

Cantaxantina

Astaxantina

A astaxantina é responsável pela cor característica das lagostas. Canários, cuja assinatura é uma cor amarela-esverdeada, pode ser transformada se eles forem alimentados com páprica, e as suas novas penas vão crescer com uma coloração vermelha-alaranjada.

Astaxantina

Se os canários podem, nós podemos também? A resposta é sim! Se você cansou de mudar somente a cor do seus cabelos, você pode tentar mudar a cor da sua pele também! Que tal a cor de uma abóbora? :-)

O composto que dá essa classe de pigmentos vegetais é chamado β-caroteno ou beta-caroteno, que quando consumido em largo excesso por humanos, a coloração da sua pele torna-se laranja! Mas em hipótese alguma tente isso em casa. Este efeito foi observado clinicamente por britânicos durante a Segunda Guerra Mundial, quando em casos específicos, a falta na diversificação de alimentos levou algumas pessoas a comer apenas cenouras durante semanas, por exemplo.

Bixina

E se você pensou que a cor forte e acentuada dos salgadinhos Cheetos e afins, ocorre devido a presença de substâncias artificiais -- pensou errado! A bixina é um pigmento natural utilizado por séculos, e provém de fontes vegetais (e.g. presente no urucum).

Como todos notamos, um dos atributos mais importantes na comercialização de alimentos é o impacto visual causado pela cor. E entre os corantes naturais, o nosso urucum é o mais usado pela indústria brasileira. Do total de sementes de urucum industrializada no Brasil, 25% são utilizados na preparação dos extratos e o restante é empregado na fabricação do colorífico, consumido no mercado interno para o preparo doméstico de alimentos.

Bixina

Referências Bibliográficas

[1] http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/marco2007/ju352pag2a.html
[2] http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-20612001000300010
[3] HSIEH, Y.P.; KAREL, M. Rapid extraction and determination of a- and b-carotenes in foods. J. Chromatogr., v. 259, p. 515-518, 1983.

Extraindo DNA na sua cozinha

Quando a maioria de nós pensa no DNA, imediatamente pensamos naquela figura pictórica do modelo da dupla hélice (veja figura ao lado). Mas com o que o DNA realmente parece? Esta resposta vai depender de um fator muito importante: de como você olha para ele!

DNA é uma molécula polimérica bastante longa, seus monômeros são os nucleotídeos; o 'esqueleto' da molécula é formada por açúcares e fosfato intercalados, unidos por ligações fosfodiéster. Os nucleotídeos também ficam ligados a este esqueleto por ligações fosfodiéster, e ligados à cadeia complementar através de pontes de hidrogênio formadas pelas suas bases. A ligação fosfodiéster é uma ligação covalente produzida entre um grupo hidroxila (-OH) e um grupo fosfato, ou seja, trata-se de um (di)éster entre álcool e ácido inorgânico.

Mas observar essa estrutura é difícil, mesmo porque a maioria de nós não possui um bom microscópio de varredura por tunelamento em casa, nós não podemos analisar o DNA diretamente como foi feito nessa fotografia abaixo:

Laboratório Lawrence Berkeley

Então com um pouco de paciência, você pode extrair o DNA na sua cozinha, e ver com o que esta longa cadeia polimérica se assemelha macroscopicamente!

Introdução

Primeiro, você precisa encontrar algo que contenha DNA. Como sabemos, o DNA é o esboço da vida, então qualquer ser vivo o contém. Para este experimento, nós vamos utilizar ervilhas, mas há muitas outras fontes de DNA, que podem ser convenientemente utilizadas nesta mesma experiência, como:

• Espinafre
• Fígado de galinha
• Morangos
• Brócolis
  

Procedimento

Em um liquidificador, coloque meio copo de ervilha (ervilha seca, não em conserva), uma pitada de sal e um copo de água gelada. Triture na potência máxima durante 15 segundos.

Feito isso, passe o conteúdo do liquidificador por uma peneira ou coador, retendo as partículas sólidas maiores.

Em seguida, ao filtrado, adicione 2 colheres de sopa de detergente líquido (aprox. 30ml) e misture um pouco, deixando a mistura repousar de 5 a 10 minutos.

Coloque a mistura em tubos de ensaio ou outro frasco de vidro pequeno (preenchendo apenas 1/3 da capacidade total do frasco com a mistura).

Adicione uma pitada de enzima (vide texto) em cada tubo e mexa gentilmente. Seja cuidadoso! Se mexer com muito vigor, você irá fragmentar o DNA, tornando difícil sua posterior identificação.

Use um 'amaciante de carne' como fonte enzimática (fig. esquerda). Se você não encontrar, utilize uma pequena quantidade de suco de abacaxi ou solução para limpeza de lentes de contato.

Após isso, vagarosamente adicione álcool (70-95% álcool isopropílico ou etílico) pelas paredes do tubo, permitindo que se forme uma camada distinta da mistura de ervilha. Adicione álcool até atingir aproximadamente o mesmo volume da mistura de ervilha.

O álcool é menos denso que a água, e como a solução está saturada com outras substâncias e a adição é lenta, o álcool não dilui-se prontamente e se mantém como uma fase distinta e sobrenadante. Neste ponto, há a formação de uma massa pegajosa e branca exatamente na divisão das duas fases (mistura - álcool), que pode ser manipulada com um pequeno bastão de vidro ou madeira (veja figura a direita).

Este é o DNA! Uma molécula polimérica e fibrosa. O sal que adicionamos ajudou com que ela se mantesse unida. Então o que você vê são aglomerados de muitos pedaços de DNA misturados e fragmentados de um grande número de células vegetais.

O DNA normalmente permanece dissolvido na água, mas quando a saturação da solução ultrapassa um certo limiar formando uma salmoura fraca, e o DNA entra em contato com o álcool, ele se torna insolúvel e precipita-se. A mesma força física que faz com que ocorra esta aglomeração do DNA formando esse precipitado faz com que outras partes de DNA seja aderidas na mesma matriz na medida que entram em contato com o álcool.

Se você desejar guardar essa amostra de DNA, pode movê-la para um outro frasco limpo com álcool.


Referências

[1] http://profs.ccems.pt/OlgaFranco/10ano/biomoleculas.htm
[2] http://learn.genetics.utah.edu/content/labs/extraction/howto
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A cor do outono

Na minha opinião o outono é certamente a estação mais bela do ano, se levarmos em consideração o seu efeito na natureza, ou vice e versa. :) Uma simples busca no Google, revela a beleza dessa estação.

Alguns vegetais nessa época do ano, sofrem um fenômeno que afeta a cor verde normal das suas folhas e arbustos. Por algumas semanas, uma variedade de cores incluindo o amarelo intenso, laranja e o vermelho, dominam a paisagem. E há muito tempo essas cores tem sido atribuídas aos carotenóides e flavonóides presentes no vegetal.

Na verdade essas cores já estão presentes, mas não são visíveis devido a predominância da cor verde da clorofila. No outono a clorofila "desaparece", desmascarando estas cores escondidas. Mas essa não é toda a história de acordo com cientistas australianos. Eles demonstraram pela primeira vez a origem exata dessa cor, e está relacionada também com um produto da quebra da clorofila.

O processo de quebra (ou desarranjo) da clorofila foi considerado um enigma até cerca de 20 anos atrás, quando o primeiro produto de quebra não-verde da clorofila foi descoberto. Como esses produtos são incolores, eles sempre foram entendidos como não contribuidores para as cores vistas no outono. Clique na figura para ampliar.

Fig. 1 Esboço dos passos da quebra da clorofila em folhas senescentes da Cercidiphyllum japonicum: fórmula estrutural da feoforbida a(Pheoa), do catabólito da clorofila vermelha (RCC - Red Chlorophyll Catabolite), do catabólito fluorescente primário (pFCC - primary fluorescent chlorophyll catabolite), a formulação constitucional do Cj-NCC-1 (1), um catabólito "não fluorescente" da clorofila (NCC), e finalmente o Cj-YCC (2).

Esses catabólitos são considerados o produto final da quebra da clorofila, mas agora foi demonstrado que eles podem ser oxidados para dar um composto de coloração amarela (produto 2, vide Fig. 1).

A similaridade da estrutura desses catabólitos com a bilirrubina, um composto natural que protege as células, pode sugerir que eles possuem também uma importante propriedade fisiológica. Os pesquisadores ainda pretendem descobrir qual é esta função ou funções que esses catabólitos exercem nas plantas.


Referências

[1] A yellow chlorophyll catabolite is a pigment of the fall colours
Tools and Resources, Simone Moser, Markus Ulrich, Thomas Müller and Bernhard Kräutler, DOI: 10.1039/b813558d
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorophyll
[3] http://pt.wikipedia.org/wiki/Bilirrubina
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O segredo da lagartixa

A corrida para encontrar materiais "pegajosos" como o pé de uma lagartixa é intensa. Agora mais uma descoberta, segundo um relato publicado na última edição da Science por uma equipe formada por quatro instituições americanas.

Hoje em dia, os cientistas têm se interessado muito nessa habilidade que as lagartixas tem em percorrer livremente as paredes e tetos, sustentando-se apenas por suas patas. E já se passaram oito anos desde a descoberta de que esta habilidade está relacionada com a presença de milhares de pequeníssimos pêlos alinhados nos dedos das lagartixas. Estes pêlos elásticos ramificados tiram proveito de uma força atrativa em escala atômica (força de van der Waals, ou força de dipolo-induzido), que causam tamanha aderência e sustentam, surpreendentemente, cargas relativamente pesadas. Agora os pesquisadores encontraram uma forma de mimetizar o efeito causado por esses pêlos, usando polímeros ou nanotubos de carbono.

O novo material tem um poder de aderência três vezes mais forte (aproximadamente 100 newtons por centímetro quadrado) do que o recorde anterior, e nada menos que dez vezes mais forte do que os pés da lagartixa por si só. A pesquisa publicada na Science descreve uma melhoria baseada em um material constituído de nanotubos de carbono, que pela primeira vez criou uma força adesiva direcionalmente variada, ou seja, o novo material poderia dar aos pés artificiais da lagartixa a habilidade de aderência em superfícies verticais e ao mesmo tempo permitir que sejam facilmente desgrudados quando necessário.

Além desta primeira possibilidade encontrada pelos pesquisadores, o material pode ter muitas outras aplicações tecnológicas como unir dispositivos eletrônicos e substituir os adesivos convencionais no vácuo interespacial.

"A resistência a tensão de cisalhamento (força aplicada em sentidos opostos) mantém o adesivo de nanotubo preso fortemente na superfície vertical, mas você pode removê-lo facilmente puxando na direção certa" explica Dayton's Liming, um dos pesquisadores.

O segredo no novo material é o uso de uma matriz anisotrópica de nanotubos de carbono multi-facetada com os topos "encrespados" e dobrados, aumentando significantemente a área em contato com os átomos das superfícies, então as forças eletrostáticas em escala atômica interagem para gerar a forte aderência.

Puxando o material paralelamente a direção dos nanotubos, apenas suas pontas se mantém em contato e a força total atrativa é reduzida (veja a figura esquemática ao lado).

Referências

[1] Carbon Nanotube Arrays with Strong Shear Binding-On and Easy Normal Lifting-Off, Science, 322: 238-242, 2008
[2] http://academic.udayton.edu/LimingDai/
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A maça podre

"Uma única maçã podre pode estragar o cesto inteiro de maçãs". Quem não conhece esse ditado? Que além de retratar a verdade, possui uma interessantíssima explicação bioquímica.

Durante o processo de amadurecimento, a maioria das frutas produzem e liberam lentamente o gás eteno (etileno). Uma maça muito madura irá produzir este gás em pequeno excesso (quantidade relativa, lembre-se que estamos falando aqui de concentrações na ordem das ppm), estimulando todas as outras maçãs a amadurecer mais rápido, aumentando ainda mais a concentração desse gás no ar. Para evitar isso, é comum o armazenamento de frutas em uma atmosfera inerte, e.g. nitrogênio, que é constantemente renovado para a remoção do etileno já produzido.

Estrutura do Eteno.

Bananas são transportadas ainda verdes, em uma atmosfera inerte e refrigerada. E são armazenadas da mesma forma em cilos e armazéns, até que alcance efetivamente ao comércio: no momento de serem comercializadas, são colocadas em um recinto fechado e tratadas com gás eteno durante certo tempo, o que faz com que o amadurecimento ocorra muito mais rapidamente. O processo natural levaria meses e depende das estações do ano.

O eteno não é produzido apenas pelas frutas, mas sim por toda a planta, incluindo folhas, galhos, raizes, flores, mudas, tubérculos e etc. [1]

Mecanismos bioquímicos

A biosíntese desse hormômio começa na conversão do amino ácido metionina para s-adenosil-l-metionina (SAM) em um processo enzimático. SAM é então convertido para o 1-ácido-1-aminociclopropano (ACC) através da enzima ACC sintase (ACS). A ACS é um agente-limitante na produção do eteno, logo, sua regulação é a chave para a biosíntese do etileno. O passo final requer oxigênio e envolve a ação da enzima ACC-oxidase (ACO).

Assim, o etileno produzido e liberado, pode ser novamente captado e "percebido" pela fruta através de proteínas específicas em sua membrana celular.

Esquematizado abaixo, o Ciclo de Yang, ou Ciclo Bioquímico da Metionina (clique para ampliar):

O mito

Realizar pequenas fissuras ou riscos verticais com uma faca na casca das frutas verdes pode induzir o processo de amadurecimento? A resposta é sim! A produção do eteno pode ser estimulado dessa forma, pois há o aumento do contado do vegetal com a atmosfera.

Há também quem embrulhe as frutas em jornal ou em um recipiente fechado, afim de confinar o eteno produzido estimulando ainda mais o amadurecimento das frutas.

Referências

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Ethylene

[2] Revista Brasileira de Fruticultura, Rev. Bras. Frutic. v.25 n.1 Jaboticabal abr. 2003: Link
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