Clonagem Molecular

Clonar é um processo em que se insere um fragmento de DNA num plasmídeo ou no cromossoma de um fago sendo-lhe permitido replicar-se para produzir numerosas cópias do DNA. A replicação tem normalmente lugar quando o plasmídeo ou cromossoma fágico se introduzem num hospedeiro apropriado (ex: uma bactéria ou uma célula de levedura) e o aparelho de síntese do DNA do hospedeiro replica o DNA inserido na célula hospedeira. Normalmente, o DNA dador corresponde a uma pequena porção do genoma de uma célula e encontra-se representado por uma ou duas cópias por célula. Logo, antes de se poder extrair o DNA dador tem de se obter, a partir, quer de uma pequena porção de tecido, quer de uma cultura de células, um número suficiente de células desejado. Depois de se ter obtido um número suficiente de células contendo o material genético pretendido, cada célula tem que ser rebentada e o material genético extraído.

Após o isolamento de uma informação genética, por exemplo, um fragmento de DNA obtido pela clivagem com enzimas de restrição, este fragmento deverá ser inserido numa outra molécula de DNA diferente, capaz de amplificar aquela informação genética em centenas de cópias. Este processo de amplificação é obtido através do uso de moléculas de DNA que são os chamados vetores de clonagem molecular. Atualmente, os tipos básicos de vetores usados na tecnologia do DNA recombinante apresentam características especiais que os tornam excelentes veículos de clonagem em diferentes situações.

A recombinação entre moléculas de DNA de diferentes organismos é um fenômeno comum na natureza. Vírus como o fago l têm a capacidade de inserir o seu genoma no cromossoma de E. coli. Neste processo, eles podem mudar o conteúdo genético da célula e por vezes uma bactéria torna-se patogênica, ao receber nova informação genética de um vírus. Por exemplo, quando a bactéria Corynebacterium diphtheriae é infectada por um vírus b , produz-se uma toxina que é responsável pelos sinais e sintomas da difteria. O genoma viral que codifica a toxina insere-se no cromossoma bacteriano sob a forma de um provírus. Esta alteração genética na bactéria, causada pelo vírus, conhecida como "conversão lisogênica", é um exemplo de engenharia genética na natureza.

Louis Pasteur e a Isoméria Óptica

Louis Pasteur (Dole, 27 de dezembro de 1822 — Villeneuve-L'Etang, 28 de setembro de 1895) foi um cientista francês cujas descobertas tiveram enorme importância na história da química e da medicina. A ele se deve a técnica conhecida como pasteurização.Louis Pasteur nasceu em Dole no dia 27 de dezembro de 1822. Seu pai foi sargento da armada napoleônica. Pasteur não foi um aluno especialmente aplicado ou brilhante na escola e nem mesmo na universidade. Quando bem jovem tinha gosto pela pintura e fez diversos retratos de sua família. Aos 19 anos abandonou a pintura para se dedicar à carreira científica, o que perdurou para toda a sua vida. Em 1847 ele completou seus estudos de doutorados na escola de física e química em Paris.
Iniciou seus estudos no Colégio Royal em Besançon, transferindo-se para a Escola Normal Superior em 1843 de Paris estudando química, física e cristalografia. Foi na cristalogia que Pasteur fez suas primeiras descobertas. Descobriu em 1848 o dimorfismo do ácido tartárico, ao observar no microscópio que o ácido racêmico apresentava dois tipos de cristais, com simetria especular. Foi portanto o descobridor das formas dextrógiras e levógiras, comprovando que desviavam o plano de polarização da luz no mesmo ângulo porém em sentido contrário. Esta descoberta valeu ao jovem químico, com apenas 26 anos de idade, a concessão da "Légion d'Honneur" Francesa.
Após licenciar-se e assistir às aulas do grande químico francês Jean-Baptiste Dumas, começou a se interessar pela química.
Exerceu o cargo de professor de química em Dijon e depois em Estrasburgo. Ele casou-se com Marienne Laurente, filha do reitor da Academia. Em 1854 foi nomeado decano da Faculdade de Ciências na Universidade de Lille.
A pedido dos vinicultores e cervejeiros da região, começou a investigar a razão pela qual azedavam os vinhos e a cerveja. De novo, utilizando o microscópio, conseguiu identificar a bactéria responsável pelo processo. Propôs eliminar o problema aquecendo a bebida lentamente até alcançar 48° C, matando, deste modo, as bactérias, e encerrando o líquido posteriormente em cubas herméticamente seladas para evitar uma nova contaminação. Este processo originou a atual técnica de pasteurização dos alimentos. Demonstrou, desta forma, que todo processo de fermentação e decomposição orgânica ocorre devido à ação de organismos vivos.
Na Inglaterra, em 1865, o cirurgião Joseph Lister aplicou os conhecimentos de Pasteur para eliminar os microorganismos vivos em feridas e incisões cirúrgicas. Em 1871, o próprio Pasteur obrigou os médicos dos hospitais militares a ferver o instrumental e as bandagens que seriam utilizados nos procedimentos médicos.
Expôs a "teoria germinal das enfermidades infecciosas", segundo a qual toda enfermidade infecciosa tem sua causa (etiologia) num micróbio com capacidade de propagar-se entre as pessoas. Deve-se buscar o micróbio responsável por cada enfermidade para se determinar um modo de combatê-lo.
Pasteur passou a investigar os microscópicos agentes patogênicos, terminando por descobrir vacinas, em especial a anti-rábica. Fundou em 1888 o Instituto Pasteur, um dos mais famosos centros de pesquisa da atualidade.
Pasteur foi quem derrubou definitivamente a idéia da abiogênese, com a utilização de uma vidraria chamada pescoço de cisne. Pasteur colocou um caldo nutritivo em um balão de vidro, de pescoço comprido. Em seguida, aqueceu e esticou o pescoço do balão, curvando sua extremidade, de modo que ficasse voltada para cima. Ferveu o caldo existente no balão, o suficiente para matar todos os possíveis microrganismos que poderiam existir nele. Cessado o aquecimento, vapores da água proveniente do caldo condensaram-se no pescoço do balão e se depositaram, sob forma líquida, na sua curvatura inferior.
Como os frascos ficavam abertos, não se podia falar da impossibilidade da entrada do "princípio ativo" do ar. Com a curvatura do gargalo, os microrganismos do ar ficavam retidos na superfície interna úmida e não alcançavam o caldo nutritivo. Quando Pasteur quebrou o pescoço do balão, permitindo o contato do caldo existente dentro dele com o ar, constatou que o caldo contaminou-se com os microrganismos provenientes do ar. Morreu em Villeneuve-L'Etang no dia 28 de Setembro de 1895.

Isomeria Óptica

Os compostos que possuem mesma fórmula molecular, porém diferentes atividades ópticas são chamados de isômeros ópticos.

Atividade Óptica



Quando a luz prolongada (após passar pelo prisma de Nicol - polarizador) atravessa o composto orgânico em análise, observamos os seguintes resultados:

No caso “a”, a luz polarizada que vibrava num determinado plano, ao atravessar o composto orgânico, continuou vibrando no mesmo plano. Dizemos, então, que o composto em questão não tem atividade sobre a luz; ele é opticamente inativo.

No caso “b” , a luz polarizada, após atravessar o composto orgânico, passou a vibrar em um plano à direita daquele em que vibrava anteriormente. Portanto o composto é opticamente ativo. Por ter girado o plano da luz polarizada para a direita, dizemos que é dextrógiro.

No caso “c”, após atravessar o composto orgânico, a luz polarizada passou a vibrar num plano à esquerda do original. Concluímos que o composto é opticamente ativo. Por ter girado o plano de vibração da luz polarizada para a esquerda, dizemos que é levógiro.

A atividade óptica de um composto está relacionada diretamente com a assimetria de suas moléculas.

Molécula assimétrica é a que nunca se consegue dividir de modo que os dois lados resultantes dessa divisão fiquem iguais. Essa assimetria molecular pode ser expressa de dois modos: presença de carbono assimétrico e assimetria molecular propriamente dita (sem carbono assimétrico).

Química na agricultura

Um tema polêmico é a presença da Química na Agricultura. Diversas substâncias, naturais ou produzidas em laboratório, classificadas como orgânicas ou minerais, têm trazido, por um lado, benefícios no que refere à correção do solo e aumentando a produtividade mas, por outro, são responsáveis por sérias degradações ambientais, provocadas pelo uso indevido e cada vez mais crescente dessas substâncias.
O uso da química na agricultura, até recentemente, era visto como modernidade. Marcus Barifouse Matallo, do Instituto Biológico, é um dos pesquisadores brasileiros mais credenciados sobre o tema. A preocupação com o seu controle surgiu na década de 50, mas só em 1959 o poder público se sensibilizou para que fosse criado um regulamento sobre os níveis de resíduos nos alimentos. O Ministério da Agricultura, por sua vez, começou a prestar atenção no problema só em 1974, quando passou a exigir dados sobre o agroquímico a ser registrado. Em 1977, o Rio Grande do Sul criou a primeira legislação sobre o uso de pesticidas e, no ano seguinte, o Instituto Biológico iniciou um monitoramento em frutas e hortaliças na Ceagesp de São Paulo.
Antonio Batista Filho, colega de Matallo no IB, defende uma integração entre química e biologia no controle de pragas e doenças dos alimentos. “Este é o paradigma do meio rural, a busca de um alimento saudável. Está avançado o espírito de se produzir alimentos com menos contaminação. Nós temos necessidade de produtos químicos nos grandes cultivos, mas há possibilidade de reduzir a quantidade com o uso de moléculas mais seletivas”, avalia.
O especialista lembra que a agricultura orgânica, que abole o uso de inseticidas e fertilizantes, teve um significativo avanço em pouco mais que uma década. Em 1987, a Europa cultivava 250 mil hectares organicamente. Em 2000 foram 2,9 milhões de hectares. O problema, segundo Batista, é o custo para o consumidor, até 50% acima do preço do produto cultivado tradicionalmente. Mesmo assim, a demanda cresce 40% anualmente.No Brasil, os produtos orgânicos representam 2% no setor de frutas, verduras e legumes, com defasagem de 40% entre oferta e demanda, segundo dados dos hipermercados Extra e Carrefour. A Associação de Agricultura Orgânica do Estado de São Paulo informa que as vendas subiram de R$ 5 milhões em 1999 para R$ 20 milhões em 2000.
Em contrapartida, as vendas de defensivos químicos, que em 92 foram de US$ 947 milhões de dólares, chegaram a US$ 3,4 bilhões em 99. No mundo, esses produtos industriais consomem anualmente US$ 30 bilhões, segundo Francisco José Severino, técnico da Cati (Coordenadoria de Assistência Técnica Integral).

Forças Elétricas e a Lei de Coulomb

Imaginemos dois corpos eletrizados, colocados nas proximidades um do outro; a experiência mostra que eles se atraem ou se repelem, dependendo do sinal das cargas de cada um. Esse fato é conhecido desde o século XVIII, a partir do trabalho realizado em 1734 por Charles Du Fay, e pode ser resumido pela frase "cargas iguais se repelem e cargas opostas se atraem".

Mas isso é muito pouco! Precisamos saber mais a respeito dessas forças elétricas.

Em 1766 Joseph Priestly descobriu que as forças elétricas se comportavam de maneira semelhante às forças gravitacionais. Suas conclusões podem ser resumidas assim:

# a força elétrica (de atração ou de repulsão) é diretamente proporcional à quantidade de carga contida em cada corpo (quanto mais carregados, maior a força);

# a força age segundo a direção da linha imaginária que une os dois corpos;

# a força é inversamente proporcional à distância entre os dois corpos, e depende do inverso do quadrado dessa distância.

Tais conclusões só foram totalmente aceitas depois que Charles de Coulomb executou medidas muito cuidadosas, em 1785, elaborando depois a expressão matemática que ficou conhecida como "Lei de Coulomb".

Voltemos agora à experiência da caneta. Quando a esfregamos na roupa, conseguimos atrair pedacinhos de papel, de linha, fragmentos de isopor, algodão e outros objetos leves. Mas esses objetos não foram inicialmente eletrizados: estão neutros! Quer dizer que, para sofrer atração elétrica o objeto não precisa estar eletrizado também? A resposta é: ele não precisa estar eletrizado, mas precisa estar polarizado. Vejamos como é isso.

Ao aproximarmos um corpo eletrizado de um neutro, os átomos deste último "sentem" a presença das cargas externas que estão nas vizinhanças (lembremos que o átomo, embora neutro, possui cargas positivas no centro e negativas na parte externa). Imaginemos que o corpo eletrizado seja positivo (no caso contrário o raciocínio é semelhante). Em tal situação as nuvens eletrônicas (que são negativas) do corpo neutro são atraídas pelas cargas positivas externas e se deformam.

Já que isso acontece com todos os átomos do corpo neutro, resulta um acúmulo de cargas negativas na extremidade próxima ao corpo positivo, e um acúmulo de cargas positivas na extremidade distante.

Os átomos do corpo neutro continuam neutros, mas suas cargas se deslocaram. De acordo com a Lei de Coulomb, quanto menor a distância maior a força, e por isso a atração exercida sobre as negativas (que estão mais próximas) é maior do que a repulsão sobre as positivas (que estão mais distantes). Resultado final: atração! Os papeizinhos grudam na tampa da caneta, e os fragmentos de palha grudam no âmbar.

A atração de partículas polarizadas é usada em purificadores de ar, onde uma grade eletrizada atrai e retém grãozinhos microscópicos de poeira. Esse mesmo princípio é utilizado em chaminés de indústrias, para extrair, da fumaça, o seu conteúdo particulado e assim diminuir a poluição do ar.

Como se calcula o valor da força elétrica? Usando a Lei de Coulomb! A Lei de Coulomb é o resumo das observações de Priestly em forma de equação matemática. Dizemos que Priestly fez observações "qualitativas", e que Coulomb as expressou em forma "quantitativa".

A afirmação de que "a força elétrica é diretamente proporcional à quantidade de carga contida em cada corpo" é escrita em linguagem matemática como uma multiplicação entre as duas cargas. A força é também inversamente proporcional ao quadrado da distância, então fazemos uma divisão pela distância elevada ao quadrado. Fica assim:


Fel (q1 × q2) ÷ d2
A expressão acima não é ainda uma equação, porque nela não aparece o sinal de "igual". O símbolo "" significa "proporcional". Como transformar a expressão em equação? Foi esse o trabalho de Coulomb. Fazendo suas medições minuciosas, ele verificou que para transformar a "proporcionalidade" em "igualdade" estava faltando um fator multiplicativo. Representando esse fator pela letra ko podemos escrever:


F = ko (q1 × q2) ÷ d2
Essa é a Lei de Coulomb.

O conceito de força é muito útil nas aplicações práticas da Física e da Engenharia, e sua unidade no Sistema Internacional é o "newton" (símbolo N). Por coerência, as cargas devem ser expressas em coulombs (C), e a distância em metros (m). Nesse sistema de unidades o valor da constante de proporcionalidade ko será de 9,0×109 N.m2 / C2. Para o ar e para o vácuo pode-se usar esse valor sem correções, mas para os outros meios materiais é necessário dividí-lo pela correspondente constante dielétrica.

Alguns exemplos:

Meio Material Constante Dielétrica (k)
Vácuo 1,0000
Ar 1,0005
Água 78
Óleo 4,6
Vidro 4,5
Papel 3,5
Polietileno 2,3
Mica 5,4

Números Complexos

Em matemática, os números complexos são os elementos do conjunto C, uma extensão do conjunto dos números reais R, onde existe um elemento que representa a raiz quadrada de número -1, a assim chamada unidade imaginária.
Cada número complexo C pode ser representado na forma:
C = a + b
onde e são números reais conhecidos como parte real e parte imaginária de C e denota a unidade imaginária:
i² = -1
O conjunto dos números complexos constitui uma estrutura algébrica denominada Corpo. Este corpo é algebricamente fechado. Os complexos possuem também um módulo que, usado como norma, conduz a um espaço normado topologicamente completo.
Os números complexos encontram aplicação em numerosos problemas da matemática, física e engenharia, sobretudo da solução de equações algébricas e equações diferenciais
Em engenharia e física, é comum a troca da letra i pela letra j, devido ao freqüente uso da primeira como indicação de corrente elétrica.