Capítulo I Introdução à Bioquímica.

Capítulo I

Introdução à Bioquímica.

Introdução.

A Bioquímica tem as suas raízes na história Química, em particular no interesse do homem a saber que transformações ocorriam nos organismos vivos, responsáveis pela sua origem, crescimento e metamorfose. As questões colocadas por aqueles que procuraram compostos na Natureza que curassem doenças, que se interrogaram sobre a fisiologia do corpo humano, que usaram processos naturais como a fermentação de cervejas e que observaram a decomposição da matéria orgânica, entre outros, lançaram as bases da Bioquímica tal como é conhecida na atualidade. Todos os sistemas vivos, do mais simples ao mais complexo, dependem de reações químicas fundamentais à sua sobrevivência. Os organismos crescem e reproduzem-se através da multiplicação celular. Assim, podemos iniciar a discussão perguntando de onde provêm os constituintes das células? Como os nutrientes absorvidos por um organismo são transformados em tecidos tão diversificados, como músculos ou o sangue? E como podem organismos tão pequenos como uma única célula ter uma vida independente? Os cientistas, pesquisadores e estudantes podem sugerir que as respostas a estas questões estão na base do desenvolvimento da Bioquímica. A Bioquímica pode ser definida como o estudo da química de organismos vivos e da química relacionada com esses organismos. Podemos dizer que exiswte uma interligação entre a Biologia e a Química, no entendimento das complexas reações e estruturas químicas que originam a  vida e os processos relacionados com a vida biológica. Podemos dizer que a Bioquímica é um campo híbrido da Química Orgânica, especializado nos processos químicos que ocorrem nos organismos vivos, mas na realidade a Bioquímica não pode ser considerada um ramo de estudo limitada a Biologia ou a Química - a Bioquímica incorpora todas as interações existentes da menor molécula biológica à maior célula existente. De uma forma essencial, a Bioquímica estuda a estrutura e função de componentes celulares (como enzimas e organelos) e os processos efetuados por moléculas de diferentes dimensões, como as proteínas, ácidos nucleicos, glícidos e lípidos, entre outros. Segundo a teoria da evolução, os organismos existentes na atualidade descendem de um antepassado comum, explicando a semelhança dos processos bioquímicos existentes em todos os organismos vivos. Posto de forma simples, a Bioquímica é a Química da Vida. Bioquímica - Seja experimentando in vitro ("no tubo"). Figura 1 – Álbum ANEXO.

Métodos de estudo.

Um dos métodos de estudo em Bioquímica é a aproximação reducionista a um problema. É usual fazer-se a purificação de componentes dos sistemas vivos, como proteínas, para estudar as suas propriedades de forma isolada. Esta aproximação é muito útil para o conhecimento profundo de aspectos estruturais e funcionais dos componentes dos sistemas vivos, mas tem a desvantagem de impedir o estudo de interações que ocorram in vivo: em uma célula, os componente se encontra isolado. Por isso, também existem métodos de estudo holísticos, que tentam determinar as propriedades de um sistema como um todo; um exemplo é o estudo do comportamento de vias metabólicas inteiras, em vez de estudar cada enzima que delas fazem parte. A Bioquímica é uma ciência essencialmente experimental, mas com o desenvolvimento de mais ferramentas computacionais e matemáticas, desenvolve uma grande área de investigação bioinformática associada. Algumas das aplicações mais populares incluem a previsão de interacção entre proteínas, a modelação da sua estrutura tridimensional, a comparação de sequências proteicas e nucleotídicas e a aplicação de modelos estatísticos a amostras reais.   Bioquímica - in vivo ("num sistema vivo") Figura 2 – Álbum ANEXO.

Bioinformática associada.  A bioinformática é um campo das ciências biológicas que está em rápido crescimento e está sendo desenvolvida para atender à necessidade de manipular-se com grandes quantidades de dados genéticos e bioquímicos. Estes dados, originados a partir do esforço individual de vários pesquisadores, estão relacionados entre si através de uma origem comum: as células dos organismos vivos. Para compreender a relação entre estas informações fragmentadas oriundas das diversas áreas da Biologia (tais como Biologia molecular, bioquímica estrutural, enzimologia, Biologia molecular, fisiologia e patologia), a bioinformática usa o poder computacional para catalogar, organizar e estruturar estas informações em uma entidade compreensiva e extremamente importante para a Biologia. Estas entidades são reflexões da organização celular da vida e seu denominador comum que é a evolução dos seres vivos a partir de uma forma ancestral comum.  Para muitos a bioinformática é uma importante ferramenta para a compreensão de como as informações contidas nos genes são refletidas em características fisiológicas, como inteligência, crescimento dos cabelos ou susceptibilidade ao câncer. De uma forma geral, a bioinformática é apresentada como sendo a ciência da criação e manutenção de base de dados (ou Bancos de Dados) e eventualmente a simulação de fenômenos dos organismos vivos. A bioinformática utiliza como ferramentas a matemática aplicada e a computação. A Biologia molecular de hoje seria impossível sem os recursos de bioinformática, tais como o armazenamento, distribuição e atualização das informações, as análises estatísticas, a modelagem de dados e a simulação de fenômenos biológicos em computador. Pesquisas e tratamentos médicos, neurobiologia e o uso de sofisticados equipamentos de laboratório seriam impossíveis sem os computadores. A medicina moderna utiliza muitos equipamentos analíticos e a realidade virtual para ajudar os médicos em seus diagnósticos, como na inserção de sondas miniaturizadas no interior de vasos e na realização de delicadas técnicas de microcirurgias. A neurobiologia está começando a mapear a anatomia cerebral e a composição celular, assim como os projetos genoma estão mapeando os cromossomos. A neuroinformática também é um novo e emergente ramo da bioinformática. Ela surgiu através do esforço colaborativo entre neurologistas, (cientistas que estudam cognição) e psicólogos. O cérebro e os neurônios estão sendo encarados como um sistema complexo que serve de modelo para o desenvolvimento de redes neurais de computadores, devido à forma com que os neurônios trabalham. Algoritmos genéticos e raciocínio não linear atualmente têm sido utilizados para o desenvolvimento de inteligência artificial e evolução computacional. Problemas biológicos ainda sem solução são agora os principais temas da Biologia computacional no mundo. A Bioquímica, a Biofísica, a Biologia molecular, a Biologia evolucionária, a Bioinformática, as neurociências e a Farmacologia são apenas alguns dos campos das ciências naturais que têm sido significativamente influenciados pelas ferramentas computacionais. Ao contrário dos fenômenos da física, os fenômenos biológicos, até recentemente, eram considerados imprevisíveis e muitos dos seus aspectos eram considerados indescritíveis. A introdução de ferramentas computacionais na Biologia tem reduzido brutalmente os problemas com o manuseio de dados e mais importante que isso, tem permitido a observação da relação existente entre as moléculas biológicas em seus respectivos campos da Biologia. As novas informações biológicas aliadas com o aumento da nossa habilidade em prever fenômenos biológicos têm reforçado muito o avanço da Biologia. A idéia da Biologia como uma ciência previsível é um estímulo para muitos cientistas, o que tem afastado a visão das ciências biológicas como ficção científica. A sociedade como um todo tem dedicado grande atenção à Biologia e a Medicina nas últimas décadas graças aos avanços ocorridos como a introdução de novas drogas e tratamentos que prolongam e aumentam a qualidade de vida. Estas novidades tem sido instrumento para colocar vários campos da Biologia, como a Bioquímica e a Biologia Molecular no pedestal da ciência.  Adaptado de Bioinformatic Basics – Applications in Biological Science and Medicine. Hooman H. Rashidi e Buehle. CRC EUA 2000;  The Genetic Algorithms Archive – um arquivo mantido por Alan C. Shultz no Centro para pesquisa aplicada em Inteligência artificial – http://w.aic.nrl.navy.mil/galist/.