Um curso relâmpago de química orgânica

Jakob Magolan vem aqui para alterar a nossa perceção quanto à química orgânica. Numa palestra acessível cheia de gráficos impressionantes, ensina-nos as bases enquanto destrói o estereótipo de que a química orgânica é uma coisa assustadora.

Gostava de vos perguntar:

O que sentem quando ouvem dizer
as palavras "química orgânica"?

O que vos vem à cabeça?

Há uma cadeira em quase
todas as universidades

que se chama Química Orgânica.

É uma pesada introdução
exaustiva ao tema,

uma torrente de conteúdos
que esmaga os estudantes

e que temos que fazer
para sermos médicos ou dentistas

ou veterinários.

É por isso que muitos estudantes
encaram esta ciência assim:

como um obstáculo no seu caminho.

Têm medo dela e odeiam-na.

Chamam-lhe uma cadeira eliminatória.

Que coisa cruel haver um tema
que elimina jovens.

Esta perceção espalhou-se há muito tempo

pelos campus universitários.

Há uma ansiedade universal
em relação a estas duas palavras.

Acontece que eu adoro esta ciência

e penso que esta posição
em que foi colocada

é indesculpável.

Não é boa para a ciência,
e não é boa para a sociedade.

Penso que não tem que ser assim.

E não estou a dizer que esta cadeira
devia ser mais fácil, nada disso.

Mas a vossa perceção destas duas palavras

não devia ser definida pela experiência
de estudantes de medicina

que, francamente, passam
por uma época muito ansiosa da vida.

Assim, venho aqui porque creio

que um conhecimento básico
de química orgânica é valioso

e penso que pode ser acessível
a toda a gente.

Gostava de provar isso hoje.

Posso tentar?

Audiência: Sim!

Jakob Magolan: Ok, vamos lá.

(Risos)

Tenho aqui um desses injetores caríssimos.

Contém uma droga chamada epinefrina.

A epinefrina pode pôr o meu coração
a bater outra vez

ou pode deter uma reação alérgica
que pode levar à morte.

Uma injeção com isto,
aqui mesmo, consegue fazer isso.

Será como acionar
o interruptor de ignição

no maquinismo luta-ou-foge do meu corpo.

O ritmo cardíaco e a tensão arterial sobem
de modo que o sangue aflui aos músculos,

as pupilas dilatam-se,
sinto uma onda de força.

A epinefrina tem sido a diferença
entre a vida e a morte para muita gente.

É como um pequeno milagre
que temos entre os dedos.

Esta é a estrutura química
da epinefrina.

É este o aspeto da química orgânica.

São linhas e letras,

sem significado
para a maior parte das pessoas.

Gostava de vos mostrar o que vejo
quando olho para esta imagem.

Vejo um objeto físico

que tem profundidade e partes rotativas,

e está em movimento.

Chamamos a isto um composto
ou uma molécula.

Os seus 26 átomos mantêm-se
juntos por ligações atómicas.

A organização especial destes átomos
dá à epinefrina a sua identidade

mas nunca ninguém viu nenhum deles

porque são muito pequenos,

por isso, vamos chamar-lhe
uma impressão artística.

Vou explicar-vos como isto é pequeno.

Aqui tenho menos de meio miligrama
dissolvido em água.

É a massa de um grão de areia.

O número de moléculas de epinefrina
aqui dentro é de um trilião.

São 18 zeros.

É um número difícil de visualizar.

Sete mil milhões de pessoas neste planeta?

Talvez 400 mil milhões de estrelas
na nossa galáxia?

Nem sequer estamos lá perto.

Se quiserem chegar
a uma estimativa adequada

têm que imaginar cada grão de areia

em todas as praias,
sob todos os oceanos e lagos

e depois comprimi-los todos
para caberem aqui.

A epinefrina é tão pequena
que nunca a veremos,

com qualquer microscópio que seja,

mas sabemos qual é o seu aspeto

porque ela revela-se
sob máquinas sofisticadas

com nomes pomposos

como "espectrómetros de ressonância
magnética nuclear".

Visível ou não, conhecemos
muito bem esta molécula.

Sabemos que é formada
por quatro tipos diferentes de átomos,

hidrogénio, carbono, oxigénio e azoto.

Estas são as cores
que habitualmente usamos para eles.

Tudo no nosso universo
é feito de esferas minúsculas

a que chamamos átomos.

Há cerca de cem
destes ingredientes básicos

e todos eles são feitos
de três partículas mais pequenas:

protões, neutrões, eletrões.

Organizamos estes átomos
nesta tabela familiar.

Damos a cada um deles
um nome e um número.

Mas a vida, como a conhecemos,
não precisa de nada disto,

apenas de um subconjunto
mais pequeno, apenas estes.

Há quatro átomos, em especial,
que se distinguem dos restantes

como sendo os principais
componentes da vida.

São exatamente os mesmos
que se encontram na epinefrina:

hidrogénio, carbono, azoto e oxigénio.

Agora vou falar-vos
da parte mais importante.

Quando estes átomos
se ligam para formar moléculas,

seguem um conjunto de regras.

O hidrogénio faz uma ligação,

o oxigénio faz sempre duas,

o azoto faz três

e o carbono faz quatro.

É assim mesmo.

HOAC — um, dois, três, quatro.

Se sabem contar até quatro
e souberem escrever "hoak",

vão recordar isto até ao fim da vida.

(Risos)

Ora bem, tenho aqui
quatro tijelas com estes ingredientes.

Podemos usá-los para criar moléculas.

Vamos começar com a epinefrina.

Estas ligações entre átomos
são feitas de eletrões.

Os átomos usam os eletrões
como braços para apanharem os vizinhos.

Dois eletrões em cada ligação,
como um aperto de mão,

e, tal como um aperto de mão,
não são permanentes.

Podem deixar escapar um átomo
e apanhar outro.

Chamamos a isso uma reação química,

quando os átomos trocam parceiros
e criam novas moléculas.

A espinha dorsal da epinefrina
é feita sobretudo de átomos de carbono,

o que é vulgar.

O carbono é o material de construção
estrutural preferido pela vida

porque dá muitos apertos de mão

com a força de prisão adequada.

Por isso, definimos a química orgânica
como o estudo das moléculas de carbono.

Ao criarmos as moléculas mais pequenas
pensamos que seguem as nossas regras,

elas iluminam as nossas regras
e têm nomes familiares:

água, amoníaco e metano,
H2O e NH3 e CH4.

As palavras "hidrogénio",
"oxigénio" e "azoto"

são as mesmas palavras

que usamos para estas três moléculas
que têm dois átomos cada.

Também seguem as regras

porque têm uma, duas e três
ligações entre elas.

É por isso que o oxigénio
se chama O2.

Posso mostrar-vos a combustão.

Este é o dióxido de carbono, CO2.

Por cima dele,
colocamos a água e o oxigénio,

e, ao lado dele, combustíveis inflamados

que são feitos só de hidrogénio e carbono.

Por isso, chamamos-lhe hidrocarbonetos.
Somos muito criativos.

(Risos)

Quando estes se fracionam
em moléculas de oxigénio,

como acontece nos motores
ou nos churrascos,

eles libertam energia e reorganizam-se.

Cada átomo de carbono
acaba no centro duma molécula de CO2,

que está ligada a dois oxigénios,

e todos os hidrogénios
acabam como partes de água

e toda a gente segue as regras.

Não são opcionais,

e também não são opcionais
para as moléculas maiores,

como estas três.

Esta é a nossa vitamina preferida

ao lado da nossa droga preferida
[Cafeína]

(Risos)

A morfina é uma das histórias
mais importantes da história da medicina.

Marca o primeiro verdadeiro triunfo
da medicina sobre a dor física.

Todas as moléculas têm uma história

e todas elas estão publicadas.

Foram escritas por cientistas
e são lidas por outros cientistas,

por isso há representações acessíveis
para fazer isto no papel

e preciso de vos ensinar a fazer isso.

Colocamos a epinefrina numa página

depois substituímos todas as esferas
por letras simples,

depois as ligações que estão
no plano da página

tornam-se linhas regulares,

e as ligações para a frente e para trás

passam a ser pequenos triângulos,

quer sólidos ou a tracejado
para indicar profundidade.

Na verdade, não desenhamos
estes carbonos.

Poupamos tempo, escondendo-os.

São representados
por cantos entre as ligações

e também escondemos todo o hidrogénio
que está ligado a um carbono.

Sabemos que eles estão ali

sempre que um carbono nos está
a mostrar menos do que quatro ligações.

A última coisa que se faz
são as ligações entre OH e NH.

Livramo-nos deles
para tornar tudo mais claro

e é tudo o que resta.

Esta é a forma profissional
de desenhar moléculas.

É o que vemos nas páginas da Wikipedia.

É preciso um pouco de prática
mas toda a gente aqui pode fazê-lo.

Para hoje, esta é a epinefrina.

Também lhe chamamos adrenalina,
é a mesma coisa.

É produzida pelas glândulas suprarrenais.

Temos esta molécula a percorrer
o nosso corpo, neste momento.

É uma molécula natural.

Este injetor dá-vos
mais um trilião dessas moléculas.

(Risos)

Podemos extrair a epinefrina

das glândulas suprarrenais
das ovelhas ou das vacas,

mas não é daí que obtemos
este produto.

Fazemos esta epinefrina em fábricas

ligando moléculas mais pequenas
que provêm sobretudo do petróleo.

Isto é 100% sintético.

Esta palavra "sintético"
deixa-nos pouco à vontade.

Não é como a palavra "natural",
que nos faz sentir em segurança.

Mas estas duas moléculas
não se conseguem distinguir.

Não estamos a falar de dois carros
que saem duma linha de montagem.

Um carro pode ter um arranhão,

mas não podemos arranhar um átomo.

Estas duas são idênticas, num sentido
surrealista, quase matemático.

A esta escala atómica,
a matemática quase toca a realidade.

E uma molécula de epinefrina

não tem memória da sua origem.

É apenas aquilo que é.

Quando a temos,

as palavras "natural" e "sintético"
não têm importância.

A natureza sintetiza esta molécula
tal como nós o fazemos,

mas a natureza é muito melhor
nisto do que nós somos.

Antes de haver vida na Terra,

todas as moléculas
eram pequenas e simples:

dióxido de carbono, água, azoto,

coisas muito simples.

O aparecimento da vida alterou tudo.

A vida trouxe fábricas biossintéticas
alimentadas pela luz solar.

Dentro dessas fábricas,

as pequenas moléculas
chocaram umas com as outras

e tornaram-se grandes:

hidrocarbonetos, proteínas,
ácidos nucleicos,

multidões de criações espetaculares.

A natureza é o químico orgânico original

e as construções deles enchem o nosso céu
com o oxigénio que respiramos,

com este oxigénio de alta energia.

Todas estas moléculas estão cheias
com a energia do sol.

Armazenam-no como baterias.

A Natureza é formada por químicos.

Talvez vocês me ajudem
a reclamar esta palavra, "químicos",

porque ela foi-nos roubada.

Não significa "tóxico",
não significa "prejudicial"

e não significa artificial
ou antinatural,

apenas significa "matéria", ok?

(Risos)

Não temos carvão isento de químicos.

Isso é ridículo.

(Risos)

Gostava de falar duma outra palavra.

A palavra "natural"
não significa "seguro",

toda a gente sabe isso.

Muitos dos químicos da Natureza
são muito tóxicos,

outros são deliciosos.

E alguns são as duas coisas,

(Risos)

são tóxicos e deliciosos.

A única forma de saber
se uma coisa é prejudicial

é testá-la,

mas não estou a dizer que sejam vocês.

Os toxicólogos profissionais
— há pessoas dessas —

são altamente treinados

e vocês devem confiar neles
tal como eu faço.

Há moléculas da natureza
por toda a parte,

incluindo as que se decompuseram

naquelas misturas negras
a que chamamos petróleo.

Refinamos essas moléculas.

Não há nada de antinatural nelas.

Purificamo-las.

A nossa dependência delas
para energia

significa que cada um daqueles carbonos
é convertido numa molécula de CO2.

É um gás com efeito de estufa
que está a prejudicar o nosso clima.

Talvez o conhecimento desta química
torne essa realidade mais fácil de aceitar

a certas pessoas, não sei,

mas estas moléculas
não são apenas combustíveis fósseis.

Também são as matérias primas
disponíveis, mais baratas,

para fazer uma coisa
a que chamamos síntese.

Usamo-las como peças de LEGO.

Aprendemos a ligá-las
ou a separá-las, com grande controlo.

Eu próprio já fiz isso muitas vezes

e penso que é espantoso,
isso ser possível.

O que fazemos é como montar LEGOS,

despejando caixas delas
nas máquinas de lavar,

mas funciona.

Podemos fazer moléculas
que são cópias exatas da natureza,

como a epinefrina

ou podemos fazer criações nossas
a partir do zero, como estas duas.

Uma destas alivia os sintomas
da esclerose múltipla.

A outra cura um tipo de cancro do sangue
a que chamamos linfoma da célula-T.

Uma molécula com a dimensão e forma exatas
é como uma chave numa fechadura

e, quando encaixa, interfere
com a química duma doença.

É assim que os medicamentos funcionam.

Naturais ou sintéticos,

são apenas moléculas que encaixam
confortavelmente onde é importante.

Mas a natureza é muito melhor
a fazê-las do que nós

as dela são mais impressionantes
do que as nossas.

como esta aqui.

Esta chama-se vancomicina.

Esta deve o seu ar majestoso
a dois átomos de cloro

que usa como dois brincos.

Descobrimos a vancomicina numa poça
de lama na selva em Bornéu, em 1953.

É feita por uma bactéria.

Não podemos sintetizá-la
a preço adequado em laboratório.

É demasiado complicada, mas podemos
apanhá-la na sua origem natural.

É o que fazemos, porque é um
dos nossos antibióticos mais poderosos.

Todos os dias aparecem
novas moléculas na literatura.

Fazemo-las ou descobrimo-las
em cada canto deste planeta.

É de onde provêm as drogas

e é por isso que os médicos
têm poderes fantásticos

(Risos)

para curar infeções mortíferas
e tudo o mais.

Ser médico hoje em dia é como ser
um cavaleiro de armadura reluzente.

Travam batalhas
com coragem e compostura,

mas também com um bom equipamento.

Por isso, não esqueçamos o papel
do ferreiro nesta imagem,

porque sem o ferreiro
as coisas seriam um pouco diferentes.

(Risos)

Mas esta ciência é maior
do que a medicina.

São óleos e solventes e perfumes,
tecidos, todos os plásticos,

as almofadas em que estão sentados agora

— tudo é fabricado e tudo é,
sobretudo, carbono,

portanto, tudo isso é feito
de química orgânica.

É uma ciência rica.

Hoje, deixei de fora muita coisa:

o fósforo, o enxofre e os outros átomos

e porque é que se ligam
do modo que o fazem,

a sua simetria

e os eletrões que não se ligam,

e os átomos que estão carregados

e as reações e os seus mecanismos,
e mais coisas que não acabam.

As sínteses que levam
muito tempo a aprender.

Mas não vim aqui para vos ensinar
química orgânica.

Eu só queria mostrá-la

e tive uma grande ajuda hoje
de um jovem chamado Weston Durland

— vocês já o viram.

É um estudante de química
já licenciado

que também é muito bom
com gráficos de computador.

(Risos)

Weston concebeu
todas as moléculas em movimento

que vocês viram hoje.

Ele e eu quisemos demonstrar,
através de gráficos como estes,

que é possível ajudar uma pessoa
a falar desta ciência complicada.

Mas o nosso principal objetivo
é mostrar-vos

que a química orgânica
não mete medo a ninguém.

No seu âmago, é uma janela

através da qual a beleza
do mundo natural parece mais rica.

Obrigado.

(Aplausos)