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A História Química de uma Raia Elétrica A raia elétrica (Torpedo marmorata L.) possui órgãos elétricos que podem dar um choque de mais de duzentos volts durante cerca de um segundo. Este peixe, assim como a enguia elétrica e o peixe-gato elétrico, desde sempre maravilharam os naturalistas e atraíram a atenção de médicos e cientistas. Os órgãos elétricos destes peixes comportam-se como verdadeiras pilhas elétricas com as quais estes animais podem atordoar as suas vítimas, mas só depois do final do século XVIII tal começou a ser entendido. O excêntrico Cavendish, ao construir um modelo da raia elétrica com base numa garrafa de Leiden, que era na altura um objeto científico bem conhecido pelos choques elétricos que dava, convenceu a comunidade científica de que a mordedura destes peixes era de natureza elétrica. Mais tarde, a discussão entre Galvani e Volta sobre a existência da eletricidade animal, conduziu Volta ao desenvolvimento da primeira pilha elétrica. A pilha de Volta revelou-se um modelo muito melhor da raia elétrica, com a vantagem de proporcionar uma corrente elétrica contínua. Estava aberto o caminho aos desenvolvimentos científicos e tecnológicos que a eletricidade nos trouxe. E tudo isso com a ajuda de uns peixes exóticos! Mais recentemente, a raia elétrica e os
seus primos elétricos revelaram ser um ótimo meio para estudar os mecanismos de transmissão dos impulsos nervosos nos animais. Os cientistas puderam fazer isso medindo as correntes elétricas ao mesmo tempo que manipulavam células nervosas da raia elétrica e mediam as concentrações dos iões no seu interior e exterior. Verificaram que o processo envolvia os iões sódio e potássio que circulavam para dentro e para fora das células nervosas através de canais com a ajuda de uma molécula chamada acetilcolina que estes peixes produzem em grande quantidade e para a qual têm muitos recetores. Os cientistas contaram também com a ajuda de venenos de outros peixes e cobras que usaram para bloquear a transmissão dos impulsos nervosos e assim estudar melhor o funcionamento e controlo destes impulsos. Só há pouco tempo foi possível perceber qual a estrutura tridimensional dos canais iónicos e entender melhor porque os canais de sódio e potássio são específicos para cada um destes iões e não permitem a passagem do outro ião.1 Para isso, os cientistas contaram com uma técnica muito poderosa para determinar a estrutura das moléculas: a difração de raios x.2 Mas voltando à raia elétrica: por que razão não dá esta choques em si mes-
-ma, pergunta o leitor? Os peixes elétricos controlam, através do seu sistema nervoso, o momento em que produzem a descarga elétrica. São também muito sensíveis aos campos elétricos que os rodeiam, controlando muito bem as descargas elétricas que produzem. Os peixes elétricos não dão choques em si mesmos porque as suas células produtoras de eletricidade, assim como os órgãos que originam a descarga elétrica, estão muito bem isolados do resto do seu corpo. Por outro lado, as suas vítimas recebem o choque elétrico em todo o corpo, através da água. Assim, embora não deem choques em si mesmos, os peixes elétricos poderiam na prática dar choques uns aos outros, o que normalmente não fazem.
1
O sódio não passa no canal de potássio por,
paradoxalmente, ser muito pequeno e assim
cem padrões no espetro dos raios x difratados
que,
depois
de
analisados
(atualmente usando programas de computador), revelam a estrutura tridimensional da molécula. Vale a pena o esforço, pois conhecer a estrutura e o funcionamento dos canais iónicos é muito importante para um melhor entendimento dos mecanismos de controlo da dor e do vício das drogas e se poderem desenvolver medicamentos mais específicos e eficazes. Apenas em 1998 foi obtida a estrutura dos canais de potássio por raios x (Prémio Nobel em 2003). Nos livros de bioquímica publicados até 2011 não aparecem
estruturas
tridimensionais
do
foi publicado na Nature (The crystal structure of a voltage-gated sodium channel, Payandeh J, Scheuer T, Zheng N, Catterall WA, Nature. de raios x de um canal de sódio de uma bactéria, revelando os “truques” utilizados para a sua especificidade para o sódio.
os resíduos moleculares do canal. Já o
The Shocking History of Electric Fishes: From
potássio não passa no canal do ião sódio por
Ancient Epochs to the Birth of Modern
ser demasiado volumoso.
Neurophysiology, S. Finger e M. Piccolino (OUP,
radiação da região dos raios x. De facto, a imagem que a difração de raios x permite
Rua dos Santos Mártires, 3810-171 Aveiro · tel. 234 427 053 · www.fabrica.cienciaviva.ua.pt · www.facebook.com/fccva · fabrica.cienciaviva@ua.pt
Ciência na Agenda
apresentam regularidades periódicas, apare-
REFERÊNCIAS
as típicas radiografias apenas por usar
mais informações em www.fabrica.cienciaviva.ua.pt
num cristal as distâncias entre os átomos
solvatação, a energia de interação deste com
A difração de raios x está relacionada com
És fã de Star Wars? Então, entra no espírito desta aclamada saga e participa no Workshop Dóing – Star Wars: A Ciência contra-ataca. Quer sejas um Sith ou um Jedi vem construir um sabre de luz, conhecer um BB8 e até construir um R2D2… sem grandes batalhas intergalácticas, será certamente uma experiência inesquecível. Destinada a maiores de 8 anos, esta atividade decorre dia 10 de dezembro, das 10h às 13h, na Fábrica. O bilhete tem o valor de 10€ por pessoa e as inscrições podem ser feitas para: 234 427 053 ou fabrica.cienciaviva@ua.pt.
tenham sido cristalizadas. Em seguida, como
não ser favorável, em relação à energia de
2
A Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro juntou-se à comemoração da Semana da Ciência e da Tecnologia, uma iniciativa promovida pela Ciência Viva, abrindo as suas portas a toda a comunidade. De 20 a 24 de novembro, a equipa da Fábrica recebeu cerca de 2000 visitantes, dinamizou 17 atividades diferentes e realizou 127 sessões. Esta iniciativa, destinada ao público escolar (do pré-escolar ao ensino secundário) e ao público geral, tem o propósito de aliciar os mais novos para a ciência e a tecnologia, numa perspetiva “mãos na massa”.
indireta. Primeiro é preciso que as moléculas
2011, Jul 10) a estrutura obtida por difração NOTAS
A não perder!
obter das moléculas é obtida de forma
canal de sódio. De facto, só em julho de 2011
Sérgio Rodrigues Ciência na Imprensa Regional / Ciência Viva
Foto da semana
USA, 2011). Biochemistry, J. M. Berg, J. L. Tymoczko e L. Stryer (Freeman, USA, 2002). ■
NATAL COM CIÊNCIA Este ano o Natal no Glicínias Plaza, em Aveiro, e no Foz Plaza, na Figueira da Foz, vai ter Ciência! Todos os fins de semana e feriados, de 1 a 17 de dezembro, a Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro vai lá estar com oficinas científicas para todas as famílias. OFICINAS CIENTÍFICAS NO GLICÍNIAS PLAZA 1,2 E 3 DEZEMBRO ’17 | 14H00 >19H00 Robôs… sempre na linha Realidade virtual… genial!
8,9 E 10 DEZEMBRO ’17 | 14H00 >19H00 Pai Natal equilibrista Natal bombom
16 E 17 DEZEMBRO ’17 | 14H00 >19H00 Decorações de natal com ciência Sabonetes natalícios
O programa de atividades no Foz Plaza está disponível em www.ua.pt/fabrica.
03 dez
11h00
CLUBE DO CIENTISTA
01 03
14h00 > 19h00
Oficinas de Natal com ciência, no Glicínias Plaza, Aveiro, e no Foz Plaza, Figueira da Foz.
dez
dez
03 dez
11h00
Clube do cientista – Workshop de Natal, no Aveiro Center.
10
10h00
Workshop Dóing - Star wars: a ciência contra-ataca, na Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro.
dez
> 12h00
> 13h00
18 20
10h00 e 14h30 >17h00 >17h00
18 22 dez dez
09h00
dez
20 dez
dez
18h00 > 19h00
> 17h45
Curso intensivo de modelação e impressão 3D, na Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro.
Férias de Natal com Ciência, na Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro.
Palestra “Navegação aérea por meio de balões dirigíveis: A História de Julio Cezar Ribeiro de Souza”, por Luís Cisprino, na Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro. Fábrica Centro Ciência Viva de Aveiro 2017