Arquivo di√°rios:25 de abril de 2017

Biomineralização: e eu com isso???

Quando pensamos em minerais, cristais, etc. raramente relacionamos esse tipo de processo com a vida e com o nosso próprio corpo. Mas basta um rápido sorriso no espelho para ver nos nossos dentes as evidências do processo de biomineralização que realizamos. Aliás sem biomineralização não conseguiríamos viver no planeta que habitamos, e precisamente essa capacidade dos organismos de biomineralizar pode ser exclusiva do nosso planeta, fazendo com que ele seja diferente de todos os outros conhecidos no sistema solar e fora dele.

Mas a final, o que é a biomineralização? Pode ser definida como um processo mediante o qual os organismos formam minerais a partir da retirada seletiva de elementos do meio que os rodeia e incorporação na sua estrutura funcional. Esse processo, por exemplo, incorpora cristais de hidroxiapatita [(Ca10(PO4)6(OH)2)] para construir e reparar nossos ossos e dentes. A hidroxiapatita é um mineral do grupo dos fosfatos, pois utiliza o fosforo como cátion para formar os cristais que vão sendo alocados entre as fibras de colágeno e dando forma e resistência aos nossos ossos. Os cristais de hidroxiapatita possuem forma de placas e são muito pequenos. Quando esse processo para ou é realizado de forma incompleta terá como consequência a osteoporose.

Os organismos utilizam vários íons no processo de biomineralização, entre os quais o mais comum é o cálcio (Ca), podendo ser encontrado em aproximadamente 50% dos biominerais. Outros íons bastante comuns são o Silício (Si), o Fosforo (P), o Ferro (Fe) e o Enxofre (S) embora a lista seja bem mais extensa.

O processo de biomineraliza√ß√£o n√£o √© exclusividade dos eucariontes, pois entre os registros mais antigos de biominerais se encontram os associados a bact√©rias que biomineralizavam Fe, por exemplo, em magnetita formando cristais denominados de magnetosomos h√° 3.000 milh√Ķes de anos. Essas bact√©rias que geram magnetita recebem o nome de magnetot√°ticas. Os vegetais tamb√©m biomineralizam utilizando como √≠on principal o Si, pelo menos nos √ļltimos 400 milh√Ķes de anos, ou seja, desde que temos registros de plantas sobre os continentes. Quem j√° n√£o se cortou com a folha de capim? Essas folhas possuem diminutos corpos de s√≠lica hidratada, ou opala, denominados como fit√≥litos que cumprem fun√ß√Ķes de defesa e sustenta√ß√£o da planta. Por sinal, cada planta biomineraliza fit√≥litos com formas diferentes que podem ser estudados e utilizados em estudos de reconstru√ß√£o de antigas florestas.

Alguns exemplos fitolitos e de folhas capim (Poaceae) rico em fitolitos.

H√° uma enorme diversidade de organismos que biomineralizam cristais utilizando o Ca na forma de calcita ou aragonita nos mares e oceanos. Um grupo que utiliza c√°lcio e que produz bel√≠ssimas carapa√ßas formadas por cristais de calcita s√£o os cocolitofor√≠deos. Sob essa denomina√ß√£o sofisticada de cocolitofor√≠deos s√£o reunidos os organismos autotr√≥ficos marinhos mais abundantes do fitopl√Ęncton, ou seja, que vivem flutuando nas camadas mas superficiais dos mares at√© uns 20m de profundidade. Os cocolitofor√≠deos s√£o t√£o abundantes que, junto aos foramin√≠feros, s√£o respons√°veis por criar e manter o gradiente vertical da alcalinidade na √°gua do mar, e tudo por devido √† biomineraliza√ß√£o.

Cocolitoforídeo com suas pelas placas que representam um cristal de calcita. As placas ao morrer o organismo caem isoladas no fundo dos mares e formam espessos depósitos de carbonatos, os chalk. Depósitos formados dessa forma são os white cliff da costa da Inglaterra. (sopasdepedra,ebah.com.br, wonderfulseaworld)

Os biominerais s√£o caracterizados por apresentar uma f√≥rmula qu√≠mica definida, embora a sua morfologia externa possa ser incomum se comparada com os minerais produzidos inorganicamente, mas nessa caracter√≠stica reside parte da sua complexidade e diversidade. Muitos s√£o, na realidade, compostos ou aglomera√ß√Ķes de cristais separados por mat√©ria org√Ęnica como no caso dos nossos ossos. Os biominerais podem existir como pequenos corpos dentro de uma rede de col√°geno ou quitina (como no caso da carapa√ßa dos caranguejos).

Como acontece a biomineraliza√ß√£o? Para que ocorra a nuclea√ß√£o (forma√ß√£o dos primeiros n√ļcleos cristalinos) e o posterior crescimento, a biomineraliza√ß√£o precisa de uma zona de deposi√ß√£o saturada, geralmente isolada do ambiente em volta e delimitada por uma geometria f√≠sica, como ves√≠culas intracelulares, onde o meio ao redor √© precisamente controlado. H√° dois processos b√°sicos respons√°veis: um biologicamente induzido e outro biologicamente controlado. No primeiro caso, os organismos n√£o t√™m controle do tipo e da forma dos minerais depositados, embora controlem o pH, pCO2 e a composi√ß√£o das secre√ß√Ķes, como acontece nos microbialitos comentados no post ‚ÄúMicrobialitos ‚Äď f√≥sseis mais persistentes‚ÄĚ da Flavia.

No processo biologicamente controlado, os organismos utilizam as atividades celulares para controlar diretamente a nucleação, o crescimento, a morfologia e a localização final do mineral que está sendo depositado. Assim, a maior parte do processo ocorre num ambiente isolado. O resultado é muito sofisticado e com uma função biológica especializada dada pelo organismo, como no caso dos nossos ossos e dentes. Pense nisso na próxima vez que escovar os dentes.