Bioquímica e teoria ácido - base avançada

Desde a segunda metade do século XVIII que Lavoisier tentou uma primeira definição científica capaz de distinguir os ácidos das bases, posteriormente Arrhenius, com a sua teoria da dissociação electrolítica propôs que os ácidos são substâncias cuja dissociação aquosa origina iões hidrogénio e as bases são substâncias cuja dissociação aquosa origina iões hidróxido. Os avanços na teoria ácido-base continuaram através de dois pensadores independentes, Brönsted e Lowrey, que retiraram a água da equação química e definiram os ácidos como substâncias capazes de ceder protões e as bases como substâncias capazes de receber protões; esta definição a partir da relação entre um ácido conjugado com a sua respectiva base conjugada, ao retirar a água da equação química permitiu, entre outros, avanços generalizados para novas reacções químicas como, por exemplo, o caso da amónia; assim, estava aberto o caminho para as reacções ácido-base e as respectivas titulações, com determinação da acidez, não apenas em meio aquoso mas independentemente do soluto e do solvente utilizados; no entanto, por analogia comparativa antitética surge, com Lewis, uma nova definição; de facto, onde existe um protão também existe, por complementaridade, um electrão, assim, Lewis definiu ácido como uma substância capaz de receber um par de electrões e base como uma substância capaz de ceder um par de electrões; com a definição de ácido e base a partir da recepção, ou cedência, de um par de electrões, estava aberto um novo e amplo ramo da ciência química; a abordagem das reacções ácido-base ampliava-se, deixava de se restringir ás simples ligações iónicas da química inorgânica para abordar também as ligações covalentes da química orgânica com as reacções de oxidação-redução como objecto das titulações capazes de estabelecer a acidez, ou basicidade, das substâncias orgânicas; obviamente que a acidez, ou a basicidade, numa reacção de oxidação-redução, pode ser expressa em termos da variação relativa do número de oxidação, porém, as ligações covalentes não são todas iguais; na realidade, há substâncias mais electrofílicas e outras mais nucleofílicas, capazes de explicar mecanismos de reacção, em química orgânica, que originam ligações covalentes com uma certa polaridade, como as ligações covalentes dativas; efectivamente, a fundamentação de um electrófilo, ou receptor de electrões, como um ácido de Lewis e um nucleófilo, ou dador de electrões, como uma base de Lewis, que ao reagirem, entre si, originam um aducto, ou aduto, como uma molécula orgânica distinta, frequentemente, revela importância fundamental para a explicação bioquímica de mutações no ácido desoxirribonucleico responsáveis pela carcinogénese mas também na indústria farmacêutica, entre outras, na síntese e estabilização de novas moléculas. A evolução da teoria ácido-base, está intrínseca e indissociavelmente acompanhada pela teoria dos dipolos; efectivamente, desde as ligações iónicas da química inorgânica até as ligações covalentes dativas, da química orgânica de Lewis, a polaridade e, por conseguinte, os dipolos associados, estão sempre presentes; surge agora a contribuição de Patrício Teixeira Leite para novas perspectivas na teoria ácido-base; de facto, a polaridade de qualquer dipolo implica sempre em forças de atracção e forças de repulsão; sabe-se que as forças de Van der Waals são responsáveis por interacções tipo dipolo, eléctricas ou electrostáticas, entre moléculas diferentes; também, tradicionalmente, tem sido aceite que a ligação química se faz com o envolvimento de electrões, no entanto, novas áreas desta ciência, como a química das ligações supra moleculares, frequentemente em interacção com macro moléculas, como os polímeros, já assumem novas formas de ligação entre substâncias, sem qualquer envolvimento de electrões; é agora que se começa a avançar na teoria ácido-base. Patrício Teixeira Leite considerou a teoria dos campos e a diferença polarizada e vectorial de forças capazes de realizar trabalho ou energia, ou simplesmente, alterar a entropia de sistemas; esta diferença polarizada constitui o dipolo; conforme o campo considerado, assim há vários tipos de dipolos: em campos eléctricos formam-se dipolos eléctricos que, no caso químico das moléculas, se relacionam com a diferença de electronegatividade, em campos magnéticos formam-se dipolos magnéticos, em campos gravitacionais formam-se dipolos gravitacionais, em campos derivados da diferença de densidade entre substâncias formam-se dipolos densitários. Quando entidades constituintes de qualquer um destes dipolos interagem entre si, pois, geram-se forças de atracção ou repulsão, em conformidade com a polaridade envolvida nessas interacções. Qualquer que seja o tipo de dipolo considerado: eléctrico, gravitacional, densitário, etc. as entidades constituintes em interacção designam-se por atractores ou repulsores, respectivamente, conforme a força de atracção ou repulsão, envolvida e considerada. Para clarificar o conceito de atractores e repulsores, é muito importante o campo e dipolo em análise, de facto, para os campos e dipolos densitários tem de se considerar que segundo as leis qualitativas da densidade, pois, estas afirmam que corpos com igual densidade se atraem e corpos com diferente densidade se repelem; por outro lado, nos campos e dipolos eléctricos, pois, as leis qualitativas da electrostática afirmam que corpos com carga do mesmo sinal se repelem e de sinais contrários se atraem: é tendo isto em atenção que se determinam os atractores e repulsores. Nas situações de campos e dipolos eléctricos, considerando a electronegatividade, considerando a carga negativa do electrão, considerando que é o electrão que se desloca e movimenta, pois, designam-se: electro atractores, ou simplesmente electroatractores, quando as substâncias atraem electrões ou cargas negativas; por outro lado, designam-se electro repulsores, ou simplesmente electrorepulsores, quando as substâncias repelem electrões ou cargas negativas. Os electroatractores, que atraem cargas negativas, correspondem aos electrofílicos ou receptores de electrões que são ácidos de Lewis; por outro lado, os electrorepulsores, que repelem cargas negativas, correspondem aos nucleofílicos ou dadores de electrões que são bases de Lewis; a partir daqui, apenas é necessário efectuar a respectiva correspondência entre os electroatractores e os electrorepulsores, com os ácidos e bases das teorias de Brönsted e Lowrey assim como de Arrhenius, ou qualquer outra, para adquirir a coerência de uma teoria, sobre ácidos e bases, maximamente globalizante. A evolução conceptual da teoria ácido – base avança, assim, sucessivamente, primeiramente do movimento de iões para o movimento de protões, depois para o movimento de electrões e finalmente, com a imaginação criativa de Patrício Leite, para o campo electrostático, tendo a electronegatividade como real fundamento da respectiva acidez ou alcalinidade; neste sentido, a ligação química deixa de ser definida em função dos electrões para passar a ser definida, de um modo mais geral, em função de dipolos e respectiva carga eléctrica; os fundamentos da ciência química abandonam a ligação química nas transformações da matéria para contemplarem as forças dipolares electrostáticas podendo, obviamente, avançar numa teoria inclusiva para todos os tipos de dipolo. A partir dos campos eléctricos e da electronegatividade, a nova teoria ácido - base permite, agora, não apenas, efectuar novas reacções químicas, capazes de determinar a concentração e estabelecer a titulação de uma substância mas também avançar no domínio científico e tecnológico; na realidade, a indústria farmacêutica já está, cada vez mais, a desenvolver e evoluir nesta área com tecnologias mais eficazes na produção e conservação de fármacos que também são capazes de melhorar a respectiva farmacocinética, farmacodinâmia e, até, a biodisponibilidade; outras indústrias, como a química dos tensioactivos, ou surfactantes, estão em desenvolvimento acelerado, no entanto, é no domínio da ciência pura, da bioquímica, que o futuro será mais promissor. Como exemplos, compreende-se facilmente que o conteúdo biliar promova a emulsificação das gorduras facilitando a sua digestão; mas não é apenas a formação de micelas originadas por moléculas com uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica, por causa da diferença de electronegatividade e campos eléctricos dipolares pois também, na célula, a membrana lipoproteica, com os seus fosfolipidos, e outros, electricamente dipolares, origina uma membrana celular com duas camadas lipídicas capazes de permitir o desempenho das suas funções assim como o favorecimento da respectiva protecção contra a lipoperoxidação, iniciada pelos radicais livres de oxigénio e cuja progressão através de segundos mensageiros, vai provocar mutações no ácido desoxirribonucleico com a alteração carcinogénica relacionada com as suas bases azotadas. O desenvolvimento da teoria dos campos: eléctrico, magnético, gravitacional e densitário; em íntima conexão associativa com a teoria dos dipolos irá permitir explicar e compreender muitos mecanismos bioquímicos, designadamente, para além dos mecanismos moleculares da carcinogénese.                                                                    Doutor Patrício Leite, 8 de Fevereiro de 2019