Estamos a falar do metabolismo que é, de facto, uma combustão. Há uma ignição - o momento em que o ser vivo nasce e começa a respirar oxigénio que é o comburente para todas as combustões - e o combustível - o alimento consumido por cada ser vivo. Antes de falar desta combustão lenta que ocorre no interior de cada ser vivo, falemos da combustão em geral.
O processo da combustão
A combustão consiste numa reação química entre dois elementos: um é combustível, o outro é comburente, ou seja, facilita ou torna possível a combustão. O comburente é sempre o oxigénio; os combustíveis têm todos algo em comum: são de origem orgânica, ou seja, já foram organismos vivos, cadeias carbónicas ligadas a átomos de hidrogénio ou oxigénio.
Mas então como realiza a combustão a nossa estrela, o sol, se não tem o comburente oxigénio? As combustões na Terra são uma reação química. No sol e em todas as estrelas as combustões são uma reação nuclear, ou seja, a pressão no interior do sol é tal que faz com que os átomos de hidrogénio se fundam, libertando energia e transformando o hidrogénio em hélio.
Voltando á nossa realidade na Terra, para que uma combustão se dê, não basta haver um combustível, também é preciso um comburente que ajude o processo e o torne possível. Tomemos como exemplo uma vela acesa - pode arder durante horas até queimar toda a sua cera; mas se a colocarmos debaixo de uma redoma de vidro, só arde até usar todo o oxigénio. Privada de comburente e ainda com muito combustível, apaga-se.
Para além do combustível e do comburente, ainda falta um terceiro elemento: a ignição. A vela não nasceu acesa, alguém a acendeu; e, se não tiver sido acesa, mesmo na presença de oxigénio, não arde. Até a gasolina, que é bastante mais inflamável que a vela, não arde na presença do oxigénio, a menos que se dê a ignição. No caso da gasolina, pode até ser o calor atmosférico.
Recordamos que na fotossíntese, o carbono livre da atmosfera se une ao hidrogénio para formar matéria. Na combustão, esse mesmo carbono oxida-se, ou seja, une-se ao oxigénio ou O2 para formar dióxido de carbono CO2, libertando energia ou calor durante o processo. A energia que se liberta é, digamos assim, aquela que uma planta obteve anteriormente do sol e que ficou acumulada no combustível fóssil, seja ele carvão, madeira, petróleo ou gás natural.
Combustível
É qualquer substância que reage com o oxigénio do ar, libertando luz e calor. Assim, o fogo é o processo pelo qual a matéria solta a sua energia ou se transforma em energia. Qualquer que seja a substância, é sempre o resultado de uma fotossíntese do passado. Combustível é energia acumulada, é a matéria que pode transformar-se em energia, em algo que já foi. Só precisa de um começo, de um motor de arranque e da presença de um comburente que é geralmente o oxigénio.
Durante grande parte da História da humanidade, os combustíveis usados foram as plantas, o álcool, e os óleos vegetais como o rícino, o azeite e as gorduras animais. Na primeira revolução industrial, surgiu o primeiro combustível fóssil - o carvão mineral - que alimentou durante muito tempo a primeira máquina que o ser humano construiu: a máquina a vapor.
Depois surgiu o petróleo e os seus derivados, gasóleo, querosene e gasolina; surgiu também o gás natural, primeiro para uso doméstico, depois para uso industrial. Por fim, surgiu a energia nuclear que resulta da quebra de átomos de urânio, libertando energia que depois é aproveitada pelo princípio da máquina a vapor, para mover um gerador elétrico.
Comburente
Dissemos que a maior parte dos combustíveis são de origem orgânica. O mesmo pode ser dito do comburente oxigénio. Como vimos ao falar da fotossíntese, o oxigénio é um componente da água; não há oxigénio solto no espaço; o pouco que há, faz parte da molécula da água e existe no espaço em forma de gelo. O mesmo acontece na Terra: o oxigénio está na água e a água está no mar.
Para libertar o oxigénio da água, precisamos de uma fonte de energia para romper a sua molécula através do fenómeno do eletrólise. No entanto, este processo não acontece na natureza - o processo natural pelo qual o oxigénio é libertado é a fotólise que é a primeira etapa da fotossíntese.
São as plantas, tanto as terrestres como as aquáticas, que libertam oxigénio para o ar ao realizarem a fotossíntese. Se o nosso ar é atualmente composto por 21% de oxigénio que permite e facilita todas as combustões que se realizam no nosso planeta, tanto as vivas como as lentas no interior de todos os seres vivos incluindo as plantas, devemo-lo às cianobactérias que há milhões de anos fabricam o oxigénio no fundo do mar, borbulha a borbulha, com a ajuda do sol.
Ignição
Como dissemos, o combustível na presença do comburente não arde se não for aceso. Algo tem de dar o pontapé de saída. O universo necessitou de um começo, de um motor de arranque, de um pontapé de saída que foi o Big Bang. Toda a combustão necessita de ser iniciada; a partir daí, tudo se desenvolve automaticamente. Também as peças do dominó colocadas umas à frente das outras, podem desenvolver uma ação em cadeia; contudo, a primeira tem de ser tocada porque esta reação não ocorre espontaneamente sem um agente, ou seja, sem a primeira peça ser tocada.
A ignição pode ser definida como a temperatura mínima à qual um combustível começa a arder sem parar. Nos primórdios da humanidade, quando o fogo foi descoberto, a ignição era desencadeada pela fricção entre dois troços de madeira até acontecer a ignição. Hoje, toda a combustão é iniciada por uma faísca elétrica ou por um fósforo. Os motores a gasolina precisam de uma faísca; nos motores a gasóleo, este é aquecido e comprimido até explodir por si mesmo.
A descoberta do fogo
O fogo é uma combustão na qual e pela qual as substâncias chamadas combustíveis se combinam com o oxigénio do ar, produzindo luz, calor e dióxido de carbono. A definição tecnicamente correta não satisfaz plenamente o nosso assombro e vontade de compreender. Não conseguimos deixar de ficar intrigados com esta realidade. Como por artes mágicas, parece estar presente em toda a parte; quando invocado ou convocado, faz-se visível e é notado pois queima, destrói, aquece, modifica, funde e depois desaparece. Nada permanece como era, destrói umas realidades e cria outras, antes de voltar a desaparecer e se tornar invisível até ser convocado ou invocado de novo. O fogo e a sua verdadeira natureza desde sempre intrigaram o ser humano. Vejamos como a mitologia grega tratou esta realidade.
Prometeu roubou o fogo aos deuses
Na mitologia grega, foi Prometeu, um titã, com a condescendência de Zeus, que criou os seres humanos que deveriam ser obedientes aos deuses. Sempre benevolente com as suas criaturas, Prometeu subiu ao monte Olimpo para roubar o fogo aos deuses e dar assim aos humanos a melhor arma para dominar a natureza.
A civilização humana progrediu rapidamente o que desgostou Zeus que castigou Prometeu, aprisionando-o a uma rocha; todos os dias uma águia lhe comia o fígado de dia que voltava a crescer de noite. Apesar da sua agonia, Prometeu nunca se arrependeu do seu ato rebelde e acabou por ser libertado após muito tempo por outro titã, Hércules.
Neste mito, Prometeu é exaltado pela sua inteligência, mais importante que a força, pelo seu altruísmo como benfeitor da humanidade, pelo risco que correu e por, apesar de tanto sofrimento, não se arrepender do que tinha feito. O progresso da humanidade deve-se ao facto de o ser humano ser criativo como Deus é. Mas mesmo sendo criativo, para dominar verdadeiramente a natureza, precisa do fogo; com o fogo, o homem pode misturar os elementos existentes e criar novos. Sem o fogo, continuaria nas trevas da ignorância.
É impossível não ver em Prometeu certas semelhanças com Cristo, na religião cristã. Apresenta grandes recursos, incluindo a notável inteligência e prudência, mas também segue a ideia de rebelião contra o poder estabelecido, a libertação dos oprimidos e o sacrifício de si mesmo sem querer nada em troca e, finalmente, a criação de um novo sistema ao qual todos têm acesso: o Reino de Deus.
O fogo da lareira
O fogo não só permitiu associar e misturar elementos de diferente natureza, fundir os metais, inventar novas ligas mais fortes, como também permitiu que os seres humanos se reunissem à sua volta e formassem comunidades. A necessidade de aquecer-se, de não morrer de frio ao ser excluído do fogo ou da comunidade levou os seres humanos a vencer o individualismo e a criar comunidades coesas.
Esta é a razão pela qual o fogo da lareira evoca em nós sentimentos fraternos de harmonia, paz e amor; até há bem pouco tempo, contavam-se as famílias de uma aldeia pelos fogos: o número de fogos de uma aldeia era o número de famílias da aldeia.
Ainda hoje o amor é simbolicamente representado como um fogo em inúmeras poesias. Há um soneto de Camões que atesta este uso do fogo como símbolo do amor: “O amor é fogo que arde sem se ver”. De facto, o amor une duas pessoas diferentes, cria vínculos, vence o individualismo, cria igualdade entre as pessoas, cria alianças, harmonia, convivência fraterna.
Durante milhares de anos, à volta da fogueira, circulava a cultura através da tradição oral: os avós passavam para os filhos e netos o que eles mesmos tinham recebido dos seus pais… Os invernos eram longos e longas eram as noites; durante o dia não havia tempo para esta convivência, era preciso lutar pela vida. Tão evocativo é o fogo da lareira, reminiscência da nossa vida antepassada, que hoje há canais de televisão que transmitem uma lareira acesa durante 24 horas por dia.
Fogo e civilização
Foi o domínio do fogo que fez o ser humano passar da Idade da Pedra para a Idade dos Metais. É certo que os humanos já tinham visto o fogo nos vulcões, num incêndio provocado pelos raios de uma trovoada, mas não sabiam como invocá-lo, como provocá-lo. O domínio do fogo foi importante para criar os primeiros objetos de argila e os metais. O fogo na preparação de alimentos deu ao homem acesso a novas fontes de proteína, a uma melhoria da dieta e a uma melhor absorção dos alimentos.
Durante séculos, o fogo permaneceu retido na fogueira ou na forja dos metais e no forno do oleiro. Com a revolução industrial, descobriu-se a máquina que funcionava como um forno, aquecendo água da qual sairia o vapor para mover os pistões que acionavam as rodas de uma locomotiva. Daqui aos motores de explosão, carros, navios, aviões, foguetões, foi um passo curto.
Podemos ler a História da civilização humana como a História do fogo e do seu aproveitamento. Por fim, temos a energia nuclear de fusão atómica que transforma o calor libertado pela ruptura do átomo e transmitido à água em energia mecânica para mover um gerador elétrico, produtor de eletricidade.
A Génese da vida
Qual é a origem da vida na Terra? Como é que a matéria inorgânica se tornou matéria orgânica? Como podem átomos e moléculas inanimados transformar-se em matéria animada? A abiogénese é a ciência que estuda este passo. Até agora, tem havido muitas teorias propostas para explicar como da matéria inorgânica inerte se transita para a matéria orgânica, mas nenhuma sem comprovação empírica. Ou seja, ainda ninguém consegui fazer vida em laboratório.
O primeiro ser ou organismo vivo que apareceu no nosso planeta era uma célula sem núcleo, portanto procariota e sem membrana. Apareceu há 4 mil milhões de anos e é, portanto, quase tão antiga como o nosso planeta que se formou há 4,5 mil milhões de anos. Estas bactérias eram as arqueias e as cianobactérias que começaram a fazer fotossíntese e a preparar o caminho para outras formas de vida.
Mais tarde, de alguma forma, estas cianobactérias associaram-se, formando células eucariontes com nucelo, reduzindo-se a cianobactéria ao cloroplasto destas células. As cianobactérias ainda existem, são anteriores aos animais e às plantas, não sendo nem uma coisa nem outra: Mas estão na origem das duas formas de vida: plantas e animais.
Contrariamente ao que parece lógico, os animais, não as plantas, foram os primeiros a sair do mar e a colonizar a terra. Mas se os animais foram os primeiros, o que é que eles comiam em terra já qque não havia nada? Os animais eram anfíbios e faziam a maior parte da sua vida no mar, mas provavelmente vinham a terra para fugir dos seus inimigos ou para depositar ovos. No entanto, as algas colonizaram as rochas da costa há 1,2 mil milhões de anos. Os animais foram os primeiros a vir a terra, mas as plantas foram as primeiras a estabelecer-se em terra.
A cianobactéria é um animal não é uma alga, pois a alga é formada por células eucariontes, enquanto que a cianobactéria é procarionte.
Apesar das cianobactérias serem conhecidas como "algas azuis - verdes", estritamente falando não são algas porque as algas são compostas por células eucariontes, as cianobactérias são compostas por células procariontes.
Combustão e respiração
Como a combustão é o processo pelo qual os materiais combustíveis são oxidados libertando energia, a respiração, tal como a combustão, consiste na oxidação de alimentos como a glicose, os aminoácidos e os ácidos gordos, tendo como resultado a produção de energia e dióxido de carbono. Até aqui não há diferenças entre os dois, mas na respiração não se forma apenas energia, formam-se também outros produtos materiais, ou seja, mais matéria. Por isso se chama metabolismo, mudança ou transformação.
Em linhas gerais, esta seria a diferença. Porém, se a combustão em vez de ser completa for incompleta, ou seja, em vez de ser viva for uma combustão lenta, também se obtêm materiais, como acontece no caso da respiração ou metabolismo. Pensemos na forma como se faz o carvão vegetal de madeira: coloca-se a madeira toda junta numa pira e tapa-se a pira com terra deixando apenas um buraco no fundo e outro no cimo da pira. A madeira arde em combustão lenta pois limitamos a entrada de oxigénio e, ao fim de uns dias, temos toda a madeira transformada em carvão. Se o oxigénio não fosse limitado, teríamos cinzas em pouco tempo.
O mesmo acontece com um corredor de fundo: - se depois dos primeiros minutos de corrida, ao sentir-se cansado pelo aumento do batimento cardíaco, o atleta começar a respirar pela boca e não limitar a entrada de oxigénio, depressa se cansará e, depois de gastar toda a glicose, terá de parar. Porém, se limitar a entrada de oxigénio, obrigará o corpo a mudar de combustível e, em vez de usar glicose que se queima rapidamente e consome muito oxigénio, começará a queimar ácidos gordos que se queimam sem a ajuda do oxigénio. Deste modo poderá correr por muito tempo sem alterar a respiração nem o ritmo cardíaco.
Um outro processo físico de combustão lenta é a degradação, a ferrugem, sobretudo dos metais, nomeadamente do ferro. Com o tempo, todos os objetos que contêm ferro – e são muitos, já que o ferro é o metal mais usado – e até mesmo o aço chamado inoxidável em certas condições de humidade, acabam por oxidar-se, ou seja, queimam-se ou degradam-se pela presença do oxigénio.
Respiração ou decomposição da glicose
A glicose é o combustível mais utilizado pelos seres vivos; a decomposição da glicose liberta a energia que está contida nas suas ligações químicas. A glicose tem seis carbonos, 12 hidrogénios e 6 oxigénios, e em cada ligação entre estas moléculas há um teor de energia. À medida que a glicose se decompõe, a energia vai sendo libertada e utilizada pelo corpo. A respiração decompõe completamente a glicose, transformando-a em energia e matérias inorgânicas, como o dióxido de carbono. Há ainda um outro processo que decompõe a glicose, mas só parcialmente, já que a transforma em outros produtos orgânicos; chama-se a este processo fermentação.
Metabolismo
Segundo a definição encontrada no dicionário, metabolismo é o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos organismos vivos. São essas reações que permitem a uma célula ou um sistema transformar os alimentos em energia, que será utilizada pelas células para que as mesmas se multipliquem, cresçam e realizem as suas funções.
O metabolismo divide-se em duas etapas: catabolismo (onde há degradação ou “quebra” de compostos) e anabolismo (que é a síntese, ou seja, formação de compostos). Recordemos que também na fotossíntese há duas etapas e que a segunda não se realiza sem se realizar a primeira. O processo de fabricação da glicose e o processo da sua degradação, quebra ou decomposição, são semelhantes.
A fotossíntese que fabrica a glicose a partir de moléculas mais pequenas, é uma via de construção anabólica; a respiração celular ou metabolismo ao decompor a glicose em moléculas mais pequenas, é uma via de degradação catabólica.
Vimos que na fotossíntese as plantas fabricam o seu alimento e parte deste é utilizado para consumo próprio. O fabrico de alimento é a fotossíntese; a utilização do mesmo para o consumo próprio e crescimento é o metabolismo. Por isso, a célula vegetal é de alguma forma mais complexa que a animal; possui uma organela que a animal não tem: os cloroplastos pelos quais realiza a fotossíntese. Por outro lado, tal como as células animais, tem as mitocôndrias pelas quais realiza o metabolismo.
No metabolismo, a fase anabólica da célula usa a glicose para a construção de elementos celulares, para a substituição destes quando estão danificados ou envelhecidos e também para crescer. Na fase catabólica liberta-se a energia que permite a temperatura constante do organismo e o funcionamento geral de todas as funções do mesmo organismo.
O metabolismo é uma combustão porque não é possível sem o uso de oxigénio. Nesta combustão, o combustível são as proteínas, os lípidos e os hidratos de carbono que, combinados com o oxigénio do ar na respiração, produzem energia que é usada no momento para o funcionamento geral do corpo, mas que também é armazenada para ser utilizada no futuro e para o crescimento do mesmo corpo. Tudo no universo obedece às mesmas leis, funciona da mesma maneira ou de maneira análoga.
Conclusão, o processo tridimensional da combustão lenta ou viva, é o que faz com que tanto a vida criada por Deus como os automatismos ou motores criados pelo homem vivam e funcionem respetivamente.
Pe. Jorge Amaro, IMC
Gostei
ResponderEliminar