Matemática Contra a Extinção

Responda rápido: qual é a área da ciência que se preocupa com o meio ambiente? Quem respondeu biologia acertou, mas não é só ela. Até a matemática pode dar uma mãozinha para preservar a natureza. Um exemplo é o estudo feito por cientistas ingleses, que, usando uma fórmula matemática, conseguiram prever quantos animais serão extintos da Amazônia até 2050.

 

Segundo a pesquisa, os bichos mais ameaçados são os pássaros. Porém, mamíferos, anfíbios e répteis também podem ser prejudicados. Em entrevista à CHC, o biólogo Thiago Rangel, da Universidade Federal de Goiás, explicou que o futuro de todas as espécies é ameaçado pelo crescente desmatamento da floresta. “Algumas regiões da Amazônia que sofrem muito com o desmatamento podem perder até 20 espécies de aves, 15 de mamíferos e 10 de anfíbios”, conta.

 

Para fazer a previsão, os pesquisadores basearam seus cálculos em dados que mostram quanto do território amazônico já foi desmatado desde 1970. Pode parecer trabalhoso, mas essa análise é muito importante porque, quanto menor a área de floresta disponível, menos espécies serão encontradas na região.

 

Apesar do triste resultado, a descoberta pode ajudar na criação de estratégias que preservem a Floresta Amazônica. Segundo Oliver Wearn, zoólogo coautor do estudo, a pesquisa abre portas para que o reflorestamento dos ambientes que correm maior risco de perder espécies sirva como ferramenta contra a extinção. “Os animais ameaçados só irão sobreviver se seu habitat for conservado”, explica Oliver. Estamos na torcida!



Formigas 'usam' matemática para encontrar a rota mais rápida

 

Assim como a luz, as formigas viajam através de diferentes materiais e seguem o caminho mais rápido, não o mais curto. Um estudo recente descobriu que, quando as formigas de fogo (Wasmannia auropunctata) atravessam diferentes superfícies, os insetos escolhem o caminho que minimiza o tempo total de caminhada, ao invés da distância percorrida.

O comportamento das formigas oferece uma janela para como os grupos de insetos sociais se auto-organizam, dizem os cientistas. Em óptica, um raio de luz que viaja entre dois pontos leva o caminho que exige o mínimo de tempo, mesmo se não for a distância mais curta - o que é conhecido como "princípio de Fermat".

Por exemplo, imagine um salva-vidas a correr para salvar alguém no oceano a alguma distância da praia. O caminho mais rápido para chegar à vítima seria correr ao longo da praia em primeiro lugar, a fim de minimizar o tempo que teria de gastar na natação, que normalmente leva mais tempo do que correr. No estudo, os pesquisadores coletaram colónias da pequena formiga de fogo - uma das 100 espécies mais invasoras do mundo - em locais em Israel. Cada colónia continha alguns milhares de formigas operárias e várias rainhas. As formigas foram colocadas num canto de um recinto, e baratas foram fornecidas como uma fonte de alimento no canto oposto.

Para chegar até às baratas, as formigas tinham de atravessar uma área de forrageamento coberta com materiais diferentes: superfície lisa, áspera ou vítrea. Os cientistas testaram as formigas em superfícies compostas de pares desses materiais lado a lado. As formigas viajaram mais rapidamente sobre o material vítreo do que o fizeram sobre qualquer outro tipo.

No caminho para o seu banquete de baratas, as formigas não seguiram o caminho de viagem mais direto, segundo o estudo. Em vez disso, eles seguiram um caminho inclinado, viajando ao longo de material mais suave, a fim de alcançar os pedaços de alimentos no mais curto espaço de tempo. Os resultados demonstram que o princípio de Fermat também se aplica aos seres vivos, concluem os pesquisadores.

As formigas contam com trilhas de feromonas para encontrar o seu caminho. Os pesquisadores sugerem que o rastro químico pode, inicialmente, ser aleatório, mas converge na rota ideal ao longo do tempo. Este processo ilustra a auto-organização e evolução, em que todas as rotas possíveis são reduzidas para a mais rápida.

No entanto, as formigas têm os seus limites. Em distâncias mais curtas, as formigas não funcionam tão bem a escolher o caminho mais rápido, possivelmente porque há mais feromonas em cada área.

Tubarões Usam Matemática para Caçar

 

Quando um tubarão avista um saboroso par de pernas humanas nadando a sua frente ele segue o seu almoço. Mas quando não há nada que sua visão ou que seu olfato alcance, como ele procura comida?

Um novo estudo mostra que algumas espécies de tubarões seguem estratégias matemáticas para encontrar suas presas. Teoricamente, os animais se moveriam em um padrão, chamado de “caminhada Levy”.

 

Basicamente, ao contrário de outros animais, os movimentos dos tubarões são muito precisos e, se você desenhar o percurso que o peixão faz em linhas simples, o resultado será um fractal (um fenômeno matemático no qual os padrões permanecem não importa a escala em que são feitos, como a figura abaixo):

 

Por muito tempo biólogos acharam que os tubarões e o resto dos animais se moviam de forma aleatória, encontrando comida no caminho por “acidente”. Agora pesquisadores afirmam que predadores marinhos como tubarões (algumas espécies), atum e peixes-espada, possuem esse padrão em seu percurso.

 

Os cientistas descobriram isso analisando animais com rastreadores durante 5700 dias e depois “desenhando” o padrão dos bichos, perceberam que os resultados eram fractais. Essa maneira de “procurar” alimento pode ser a resposta de porque os tubarões se não evoluíram tanto quanto outros animais no último ano – basicamente, eles não precisaram.

Resta saber se esse comportamento provém de reflexão ou é puramente instintivo

 



O que são Enzimas?

 

As enzimas são proteínas que têm a propriedade de acelerar reações químicas. As reações químicas geralmente necessitam de uma energia de ativação. No caso das reações biológicas, a energia de ativação necessária é muito grande; elas não são espontâneas e podem ser muito lentas. As enzimas atuam diminuindo a energia de ativação e fazem com que as reações químicas ocorram mais rapidamente e de forma controlada. Devido a essas propriedades, as enzimas são classificadas como catalisadores de reações químicas.

 

As enzimas (ou grupos de enzimas) geralmente recebem nomes relacionados aos substratos nos quais elas atuam. Lipases, por exemplo,são enzimas que atuam em lipídios; nucleases têm como substrato os ácidos nucléicos. Nem todos os nomes de enzimas, no entanto,terminam com o sufixo -ase.

 

 

 

pH

 

O pH (potencial Hidrogênico) é uma medida indicadora do grau de acidez ou de alcalinidade (basicidade) de urna substância. A escala de valores de pH varia de 0 a 14. Substâncias neutras, como a água, possuem pH 7; as ácidas têm pH abaixo de 7; e as básicas, pH acima de 7. Cada enzima possui um valor de pH onde ela atua melhor; existem enzimas que se tomam ativas apenas em meio ácido, enquanto outras necessitam de urna solução levemente básica para realizar sua função. A maioria das enzimas, entretanto, é mais eficiente quando em solução de pH neutro.

 

A medida de p14, na qual uma enzima torna-se mais ciente, é chamada de pH ótimo. Observe, no gráfico ao a atuação de urna enzima do corpo humano exposta rentes condições de p11. Essa enzima atua no estômago, meio bastante ácido, sendo que o pH ótimo é em torno de 2.

 

Temperatura

 

As enzimas dependem de sua forma espacial para o encaixe entre seu sítio ativo e o substrato específico. Altas temperaturas destroem as ligações, que mantêm o formato da enzima e ela perde sua função. Todas as proteínas, não apenas as enzimas, perdem sua estrutura espacial quando expostas ao calor excessivo esse processo é chamado desnaturação. Alterações no pH também podem provocar desnaturação das enzimas.

Cada enzima possui um grau de tolerância específico a temperaturas altas ou baixas, apresentando uma temperatura ótima, na qual sua atividade se torna mais intensa. Para as enzimas do corpo humano, a temperatura ótima é cerca de 37 o.

 

 



A Digestão Começa na Boca

Metabolismo

 

Um dos processos metabólicos do organismo é a conversão de alimentos em energia e calor dentro do corpo. Os alimentos são constituídos de três nutrientes principais.

 

 

 

 

 

Podemos retirar energia de qualquer uma das três categorias, mas a glicose é especialmente importantes porque é rapidamente convertida em energia quando necessário.

 

No período após a ingestão de alimentos (estado alimentado), devido à grande quantidade de nutrientes no sangue, há predomínio de processos de armazenamento de nutrientes sobre os de quebra. Quando os níveis de glicose no sangue aumentam, a insulina é secretada.

 



 

 

A função mais conhecida da insulina é a regulação da quantidade de glicose no sangue (glicemia). A insulina atua como uma chave, abrindo portas nas paredes das células musculares e do tecido adiposo, permitindo que o açúcar do sangue entre nas células para produzir energia e faz com que os níveis de açúcar no sangue voltem ao normal.

No tecido adiposo, a insulina facilita a conversão de glicose em ácidos graxos (lipogênese) e inibe a quebra de lipídeos (lipólise). No fígado, a insulina ajuda na conversão de glicose em glicogênio (molécula composta por várias glicoses que quando necessário é quebrada para a liberação da glicose), além de diminuir a formação de glicose a partir de outras fontes como os aminoácidos (moléculas que compõem as proteínas). A ação da insulina é contrabalançada por outros hormônios, tais como o glucagon.

 

 

No estado de jejum, todos os nutrientes foram armazenados ou utilizados. Há tendência à queda da glicemia, o mesmo ocorrendo com a secreção de insulina. O resultado é a redução da síntese de gordura, com aumento da lipólise no tecido adiposo e da oxidação (para a liberação de energia) de ácidos graxos, principalmente nos músculos e no fígado. Os níveis de glucagon no sangue aumentam, resultando em quebra do glicogênio para liberação de glicose no sangue e a formação de glicose que ocorrem principalmente no fígado.

 

 

No Diabetes Mellitus, a falta de insulina e/ou da incapacidade da insulina exercer adequadamente suas ações faz com que ocorram várias alterações no metabolismo do corpo. Entre as mais importantes estão:

• Aumento da glicemia: devido a falta da insulina (chave), o açúcar não consegue chegar aos músculos e ao tecido adiposo, aumentando sua concentração no sangue.

 

                            

 

• Presença de açúcar na urina: A urina forma-se nos rins quando o sangue é filtrado. Sem insulina, a quantidade de açúcar na corrente sanguínea atinge níveis muito altos. Quando isto acontece, algum açúcar extravasa para a urina através dos rins. O açúcar que passa para a urina leva consigo uma grande quantidade de água.

 

 

• Presença de corpos cetônicos na urina: No diabetes tipo 1, como o organismo não pode utilizar o açúcar para produzir energia de maneira satisfatória, ele vai tentar usar gorduras acumuladas como combustível. Quando o fígado queima gorduras muito rapidamente, produz resíduos tóxicos chamados corpos cetônicos, que são perigosos porque tornam o sangue ácido. Quando os corpos cetônicos atingem os rins, alguns passam para a urina juntamente com o açúcar.

  

 

 

Entendendo o que é Ômega 3 / bem estar

 

 

 

 

 

 

Fermentação

Liberação de energia através da fermentação

 

A fermentação é um processo de liberação de energia que ocorre sem a participação do oxigênio (processo anaeróbio). A fermentação compreende um conjunto de reações enzimaticamente controladas, através das quais uma molécula orgânica é degradada em compostos mais simples, liberando energia. A glicose é uma das substâncias mais empregadas pelos microorganismos como ponto de partida na fermentação.

É importante perceber que as reações químicas da fermentação são equivalentes às da glicólise. A desmontagem da glicose é parcial, são produzidos resíduos de tamanho molecular maior que os produzidos na respiração e o rendimento em ATP é pequeno.

 Glicólise

 

Na glicólise, cada molécula de glicose é desdobrada em duas moléculas de piruvato (ácido pirúvico), com liberação de hidrogênio e energia, por meio de várias reações químicas.
O hidrogênio combina-se com moléculas transportadores de hidrogênio (NAD), formando NADH + H⁺, ou seja NADH₂.

 

 

Tipos de Fermentação

 

Saccharomyces cerevisiae

  

Levedura - Fungo unicelular utilizado na fabricação de pães, bebidas alcoólicas em geral.

 

A fermentação é um processo utilizado na fabricação de bebidas alcoólicas, pães e outros alimentos. Hoje sabemos que os processos fermentativos resultam da atividade de microorganismos, como as leveduras e certas bactérias.

 

Diferentes organismos podem provocar a fermentação de diferentes substâncias. O gosto rançoso da manteiga, por exemplo, se deve a formação de ácido butírico causado pelas bactérias que fermentam gorduras. Já as leveduras fermentam a glicose e as bactérias que azedam o leite fermentam a lactose.

 

Fermentação Alcoólica

 

As leveduras e algumas bactérias fermentam açucares, produzindo álcool etílico e gás carbônico (CO₂), processo denominado fermentação alcoólica.

Na fermentação alcoólica, as duas moléculas de ácido pirúvico produzidas são convertidas em álcool etílico (também chamado de etanol), com a liberação de duas moléculas de CO₂ e a formação de duas moléculas de ATP.

 

 

Esse tipo de fermentação é realizado por diversos microorganismos, destacando-se os chamados “fungos de cerveja”, da espécie cerSaccharomyces evisiae. O homem utiliza os dois produtos dessa fermentação: o álcool etílico empregado há milênios na fabricação de bebidas alcoólicas (vinhos, cervejas, cachaças etc.), e o gás carbônico importante na fabricação do pão, um dos mais tradicionais alimentos da humanidade. Mais recentemente tem-se utilizado esses fungos para a produção industrial de álcool combustível.

 

Os fungos que fermentam também são capazes de respirar aerobicamente, no caso de haver oxigênio no meio de vida. Com isso, a glicose por eles utilizada é mais profundamente transformada e o saldo em energia é maior, 38 ATP, do que os 2 ATP obtidos na fermentação.

 

Fermentação Lática

 

Os lactobacilos (bactérias presentes no leite) executam fermentação lática, em que o produto final é o ácido lático. Para isso, eles utilizam como ponto de partida, a lactose, o açúcar do leite, que é desdobrado, por ação enzimática que ocorre fora das células bacterianas, em glicose e galactose. A seguir, os monossacarídeos entram nas células, onde ocorre a fermentação.

Cada molécula do ácido pirúvico é convertido em ácido lático, que também contém três átomos de carbono.

 

 

Fermentação láctica no homem!

 

 

Você já deve ter ouvido que é comum a produção de ácido lático nos músculos de uma pessoa, em ocasiões que há esforço muscular exagerado. A quantidade de oxigênio que as células musculares recebem para a respiração aeróbia é insuficiente para a liberação da energia necessária para a atividade muscular intensa.

Nessas condições, ao mesmo tempo em que as células musculares continuam respirando, elas começam a fermentar uma parte da glicose, na tentativa de liberar energia extra.

O ácido láctico acumula-se no interior da fibra muscular produzindo dores, cansaço e cãibras.

Depois, uma parte desse ácido é conduzida pela corrente sanguínea ao fígado onde é convertido em ácido pirúvico.

Fermentação Acética

 

As acetobactérias fazem fermentação acética, em que o produto final é o ácido acético. Elas provocam o azedamento do vinho e dos sucos de frutas, sendo responsáveis pela produção de vinagres.

 

 

A Glicose e o Metabolismo

Nos seres vivos o combustível mais utilizado é a glicose, substância altamente energética cuja quebra no interior das células libera a energia armazenada nas ligações químicas e produz resíduos, entre eles gás carbônico e água.

A energia liberada é utilizada na execução de atividades metabólicas: síntese de diversas substâncias, eliminação de resíduos tóxicos produzidos pelas células, geração de atividade elétrica nas células nervosas, circulação do sangue etc.

O conjunto de reações químicas e de transformações de energia, incluindo a síntese (anabolismo) e a degradação de moléculas (catabolismo), constituí o metabolismo.

 

Toda vez que o metabolismo servir para a construção de novas moléculas que tenha uma finalidade biológica , falamos em anabolismo. Por exemplo: a realização de exercícios que conduzem a um aumento da massa muscular de uma pessoa envolve a síntese de proteínas nas células musculares. Por outro lado, a decomposição de substâncias, que ocorre, por exemplo, no processo de respiração celular, com a liberação de energia para a realização das atividades celulares, constituí uma modalidade de metabolismo conhecida como catabolismo.

Associe anabolismo a síntese e catabolismo a decomposição de substâncias. De modo geral essas duas modalidades ocorrem juntas.

Durante o catabolismo, que ocorre nos processos energéticos, por exemplo, a energia liberada em decorrência da utilização dos combustíveis biológicos poderá ser canalizada para as reações de síntese de outras substâncias, que ocorre no anabolismo.

 

Energia sob a forma de ATP

 



Cada vez que ocorre a desmontagem da molécula de glicose, a energia não é simplesmente liberada para o meio. A energia é transferida para outras moléculas (chamadas de ATP - Adenosina Trifosfato), que servirão de reservatórios temporários de energia, “bateriazinhas” que poderão liberar “pílulas” de energia nos locais onde estiverem.

No citoplasma das células é comum a existência de uma substância solúvel conhecida como adenosina difosfato, ADP. É comum também a existência de radicais solúveis livres de fosfato inorgânico (que vamos simbolizar por Pi), ânions monovalentes do ácido orto-fosfórico.

 

Cada vez que ocorre a liberção de energia na respiração aeróbica, essa energia liga o fosfato inorgânico (Pi) ao ADP, gerando ATP.  Como o ATP também é solúvel ele se difunde por toda a célula.

 



 

A ligação do ADP com o fosfato é reversível. Então, toda vez que é necessário energia para a realização de qualquer trabalho na célula, ocorre a conversão de algumas moléculas de ATP em ADP + Pi e a energia liberada é utilizada pela célula. A recarga dos ADP ocorre toda vez que há liberação de energia na desmontagem da glicose, o que ocorre na respiração aeróbia ou na fermentação.

 

A Estrutura do ATP

 

O ATP é um composto derivado de nucleotídeo em que a adenina é a base e o açúcar é a ribose. O conjunto adenina mais ribose é chamado de adenosina. A união de adenosina com três radicais fosfato leva ao composto adenosina trifosfato, ATP. As ligações que mantêm o segundo e o terceiro radicais fosfato presos no ATP são altamente energéticas (liberam cerca de 7 Kcal/mol de substância).

 



 

Assim, cada vez que o terceiro fosfato se desliga do conjunto, ocorre a liberação de energia que o mantinha unido ao ATP. É esta energia que é utilizada quando andamos, falamos, pensamos ou realizamos qualquer trabalho celular.

     

Pirâmide Alimentar

 



Biologia/Curiosidades

Por que a gente pisca?

 

Piscamos para lubrificar e limpar a córnea, espalhando a nossa lágrima pelo olho. Também piscamos para proteger o globo ocular contra poeira do ambiente. Ou seja, piscamos milhares de vezes durante o dia para cuidar dos nossos olhos.

 

E isso acontece sem que a gente perceba! Estímulos externos, como um flash ou quando o ar está seco, chegam ao nervo óptico, que envia uma mensagem para uma parte localizada atrás do globo ocular. Essa parte responde com a contração dos músculos, e aí a gente pisca!

 

Qual é a diferença entre tóxico e venenoso?

 

Vamos começar pelas semelhanças: quando você encontrar essas palavras no rótulo de alguma embalagem ou numa placa, fique alerta!

 

Os efeitos das substâncias são parecidos, mas eles não são iguais. Um elemento tóxico só faz mal quando é usada em excesso. Por exemplo, o flúor é usado para prevenir as cáries, mas se uma pessoa ficar exposta por muito tempo a uma grande quantidade desse composto pode se intoxicar.

 

Já o veneno é toda a substância que causa lesão, altera as funções do organismo de qualquer ser vivo (humanos, plantas e animais) e pode causar a morte, mesmo que a dose ingerida seja pequena. Além disso, esse tipo de composto não têm nenhuma outra finalidade. Um bom exemplo é o veneno das cobras!

   Por que as mulheres não ficam carecas como os homens?

 

Elas também ficam, mas isso é realmente muito mais raro.

 

O motivo? É que a calvície está relacionada a um hormônio que faz os fios caírem. A substância  surge a partir da combinação de uma determinada enzima com a testosterona - o principal tipo de hormônio masculino!

 

Como as mulheres quase não produzem esse hormônio é muito mais difícil que haja a tal combinação química para que os hormônios da calvície apareçam.

 

De onde vem o suor e para que ele serve?

 

Não, o suor não serve só pra gente ficar cheirando engraçado. E você sabia que a gente também sua pelo pé? Olha só:

O líquido é produzido pelas glândulas sudoríparas (pequenos tubos que começam na camada mais profunda da pele e vão até a superfície).

Essas pequenas fábricas de suor estão distribuídas por todo o nosso corpo, mas se concentram nos pés e axilas.

O suor serve para resfriar a pele, quando ela se encontra acima da sua temperatura normal. Além disso, ao suar o corpo elimina ureia e cloreto de sódio: duas substâncias que, em excesso, podem fazer mal ao organismo.

Por que sentimos frio na barriga em descidas?  

 

Pode ser montanha russa ou até corrida de bicicleta ladeira da rua abaixo: é batata, o frio na barriga sempre chega quando a gente faz uma descida daquelas.

É porque os órgãos não estão colados no nosso corpo, ou seja, eles têm (um pouquinho de) liberdade para se mexer.

Mas a gente não percebe isso graças a células chamadas mecanoreceptores: elas detectam as mudanças bruscas e não permitem que tenhamos frio na barriga em qualquer pulinho. Só que quando uma grande queda acontece de repente, não há tempo para os órgãos se adaptarem. Então, o cérebro responde com o frio na barriga.

Por que a unha cresce? 

 

A gente corta, lixa, às vezes até arranca sem querer, mas ela sempre está lá. Você já se perguntou como funciona e qual a importância da sua unha?

A unha não é só um cemitério de células. Bem lá embaixo, na raiz, os tecidos são vivos e são renovados o tempo inteiro, empurrando a nova formação da unha para cima.

As células só morrem depois, em contato com a pele dos dedos – o que é bom, porque se a unha fosse inteiramente viva, pra cortá-la ia ser uma dor daquelas, e a gente ia precisar de anestesia!

Na verdade, as unhas são bem parecidas com nossa pele – só mais resistentes, por ter maior quantidade de queratina, um tipo de proteína que a pele produz.  E elas não foram criadas só pra passar esmalte, não (apesar de ficar lindo ). O crescimento das unhas protege as extremidades dos dedos e nos ajuda a manusear objetos.