Bioquímica

Laboratório de bioquímica.

Esquema relacionando bioquímica, genética e biologia molecular.

Bioquímica é a ciência que estuda os processos químicos que ocorrem nos organismos vivos. De maneira geral, ela consiste do estudo da estrutura e função metabólica de componentes celulares e virais, como proteínas (proteômica), enzimas (enzimologia), carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos (biologia molecular) entre outros.

Dentre os diversos tipos de biomoléculas, muitas são moléculas grandes (macromoléculas) e complexas, formadas pela união de unidades fundamentais (monômeros) repetidamente, que dão origem a longas cadeias denominadas biopolímeros. Cada tipo de biopolímero apresenta unidades fundamentais diferentes. Por exemplo, as proteínas são biopolímeros cujas unidades monoméricas são os aminoácidos, enquanto que os ácidos nucléicos (como o DNA) são biopolímeros compostos por cadeias de nucleotídeos.

História

Anselme Payen: o químico francês isolou pela primeira vez em 1833 uma enzima, a diastase, sendo este um importante marco na consolidação da bioquímica como ciência.

A história da bioquímica moderna é relativamente jovem, datando do século XIX quando começaram as abordagens contemplando aspectos da biologia e da química, para criar uma disciplina, integrando conhecimento destas duas ciências. No entanto, a aplicação dos conhecimentos bioquímicos se iniciou há cerca de 5.000 anos com a produção de pão utilizando leveduras. Assim como a química orgânica, é citado também como um importante marco da bioquímica moderna a descoberta da síntese de ureia por Friedrich Wöhler em 1828, provando que os compostos orgânicos poderiam ser obtidos artificialmente, em contraste com a crença largamente aceita por um longo período de tempo: compostos orgânicos seriam gerados apenas por organismos vivos. Outro marco importante ocorreu em 1833, quando Anselme Payen isolou pela primeira vez uma enzima, a diastase. Esta descoberta também é considerada como a primeira vez que foi descrito um composto orgânico que apresentava as propriedades de um catalisador. O sufixo "ase" de diastase passou a ser usado na nomenclatura das enzimas.

Em meados do século XIX, Louis Pasteur estudou o fenômeno da fermentação e descobriu que certas leveduras estavam envolvidas neste processo, e portanto, não se tratava de um fenômeno somente químico como muitos haviam defendido até aquele momento (incluindo ele próprio e Justus von Liebig). Pasteur escreveu: "a fermentação alcoólica é um ato relacionado com a vida e organização das células de levedura, não com a morte e putrefação destas células". Pasteu desenvolveu também métodos de esterilização de vinho, leite e cerveja (pasteurização) e contribuiu muito para refutar a ideia de geração espontânea de seres vivos. Em 1896, Eduard Buchner demonstrou pela primeira vez que um processo bioquímico complexo poderia ocorrer fora de uma célula, tendo como base a fermentação alcoólica usando extrato celular de levedura.

Embora o termo "bioquímica" pareça ter sido usado pela primeira vez em 1882, é geralmente aceito que a cunhagem formal do termo ocorreu em 1903 por Carl Neuberg, um químico alemão. No entanto grandes pesquisadores como Wöhler, Liebig, Pasteur e Claude Bernard já usavam outras denominações.

Durante o período de 1885-1901, Albrecht Kossel isolou e nomeou cinco constituintes dos ácidos nucleicos: adenina, citosina, guanina, timina e uracila. Estes compostos são conhecidos coletivamente como bases nitrogenadas e integram a estrutura molecular do DNA e do RNA. Os ácidos nucléicos foram descobertos por Friedrich Miescher, em 1869. Em 1878, o fisiologista Wilhelm Kühne cunhou o termo enzima para se referir aos componentes biológicos desconhecidos que participavam do processo de fermentação.

A elucidação da estrutura do DNA é considerada uma das descobertas mais importantes na área de bioquímica no século XX.

A partir da década de 1920, a bioquímica experimentou considerável avanço, especialmente pelo desenvolvimento de novas técnicas, como a cromatografia, a difração de raios X, a espectroscopia de RMN, a marcação isotópica, a microscopia eletrônica e simulações de dinâmica molecular. Estas técnicas permitiram a descoberta e análise detalhada de muitas biomoléculas e de vias metabólicas em uma célula, tal como a glicólise e o ciclo de Krebs.

Outro importante evento histórico em bioquímica foi a descoberta do gene e do seu papel na transferência de informação na célula. Esta parte da bioquímica é muitas vezes chamada de biologia molecular. Na década de 1950, James D. Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins resolverem a estrutura do DNA e sugeriram a sua relação com a transferência da informação genética. Em 1958, George Beadle e Edward Tatum receberam o Prêmio Nobel pelo trabalho com fungos, onde demostram que um gene gerava como produto uma enzima. Este conceito, hoje ampliado, ficou conhecido como o Dogma central da biologia molecular. Em 1975 foi a vez de destacar as pesquisas sobre o sequenciamento de DNA, sendo Allan Maxam, Walter Gilbert e Frederick Sanger os principais cientista envolvidos nestas pesquisas. Logo em seguida surge a primeira empresa de biotecnologia industrial, a Genentech. Logo tornou-se possível a fabricação de princípio ativo, hormônios e vacinas por meios biotecnológicos.

Em 1988, Colin Pitchfork foi a primeira pessoa condenada por assassinato usando como provas exames de DNA, ocasionando uma revolução nas ciências forenses. Mais recentemente, Andrew Fire e Craig Mello receberam o Prêmio Nobel em 2006 pela descoberta da interferência do RNA (RNAi) no silenciamento da expressão gênica.

Aplicação

O conhecimento bioquímico é muito importante para as indústrias: farmacêutica (síntese de fármacos, excipientes), médica (novos tratamentos e curas para doenças, como na nutrição alimentar), agrícola (melhora da fixação de nitrogênio em plantas como a soja), alimentícia (fermentação de bebidas alcoólicas, leite e derivados, produção de chocolates), cosmética (novos produtos de beleza e higiene) e até tecnológica (produção de compósitos sustentáveis de origem renovável).

Outra aplicabilidade é na teoria evolucionista, teoria que afirma que todas as formas de vida existentes no planeta Terra descendem de um ancestral em comum. Essa teoria é baseada na semelhança de diversas características compartilhadas entre os organismos, inclusive as de nível bioquímico. Por exemplo, de maneira geral, todos os organismos, desde um simples vírus até um chimpanzé, possuem o material genético (DNA) formado por combinações das mesmas quatro bases nitrogenadas (Adenina, Guanina, Citosina e Timina)

Graduação

O primeiro instituto de pesquisa estruturado e voltado unicamente para a química da vida surgiu em 1872, como Instituto de Química Fisiológica da Universidade de Strasbourg, enquanto que, em 1880, a universidade norte-americana de Yale estruturou os primeiros cursos regulares de química fisiológica. Por volta de 1899, quando a universidade inglesa de Cambridge criou o laboratório de química dentro do departamento de fisiologia, chefiado por Frederick Gowland Hopkins, primeiro professor de bioquímica da Universidade de Cambridge, e também fundador da bioquímica inglesa. , a química da vida já estava estabelecida como ciência, sob diferentes denominações.

Em Portugal

A licenciatura em bioquímica, em Portugal, foi criada em 1979, na Universidade de Coimbra, sendo prontamente seguido de diversas outras universidades.

No Brasil

O bacharelado em bioquímica, no Brasil, foi criado em 2001, na Universidade Federal de Viçosa, visando a suprir a necessidade crescente de profissionais qualificados para atuar nas áreas de pesquisa e desenvolvimento tecnológico das diversas áreas relacionadas com o curso.

Em moldes semelhantes, foi criado em 2008, o segundo curso de graduação em bioquímica do Brasil; a Universidade Federal de São João del Rei , implantou o curso em seu campus de expansão Centro-Oeste . Em 2011, foi criado o terceiro curso de graduação em Bioquímica, da Universidade Estadual de Maringá.

Ver também

• Biologia
• Biomedicina
• Farmácia
• Química
• Célula
• Bioquímico

Ligações externas

• Commons
• Wikilivros

• Bacharelado em Bioquímica - Universidade Federal de Viçosa (UFV)
• Bacharelado em Bioquímica - Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ)
• Bacharelado em Bioquímica - Universidade Estadual de Maringá (UEM)
• Sociedade Brasileira de Bioquímica e Biologia Molecular (SBBQ)
• Sociedade Portuguesa de Bioquímica (SPB) (em inglês)
• Sociedade Brasileira de Biotecnologia
• Associação de Bioquímicos de Portugal
• Federação Europeia de Sociedades Bioquímicas (FEBS) (em inglês)
• Mapeando a educação em bioquímica no Brasil