Moléculas, odores, paladar e receptores.

Revista eletrônica do Departamento de Química - UFSC
FLORIANÓPOLIS | Química - UFSC | QMCWEB: Ano 4
Em menos de um segundo somos capazes de
detectar, no ar, a presença de substâncias em
concetrações tão baixas que nenhuma máquina
construída pelo homem detectaria.
O olfato é o mais antigo - e um dos mais intrigantes - sentidos desenvolvidos pelo
homem. Nesta edição do QMCWEB você vai saber um pouco mais sobre o olfato,
quimiossensores e a relação entre a estrutura da molécula e o odor experimentado.
Estrutura Química vs. Odor O olfato depende de receptores sensoriais que respondem à
presença de certas moléculas na atmosfera. Nos humanos,
Moléculas com estrutura
estes
química muito semelhantes
quimiorreceptores
podem apresentar odores
estão localizado no
completamente distintos.
epitélio
Veja os exemplos abaixo:
oftactatório - um
pedaço de tecido do
maçã
tamanho de um selo
postal, localizado na
manteiga
cavidade nasal.
rançosa
Este tecido é
alho
recoberto de cílios e
uma camada de
cebola
muco. As moléculas gasosas são dissolvidas no muco e,
alho
então, interagem com os receptores. Isto ativa uma enzima,
vinho
a adenilil ciclase, que cataliza a conversão de ATP ao AMP
cíclico (cAMP). O cAMP ativa um canal de Na+, gerando um
whiskey
potencial de despolarização ao longo da membrana. Este
impulso é transmitido pelos nervos olfactatórios até o
pipoca
cérebro, que, computando outros estímulos sensoriais,
interpreta o impulso como um odor - muitas vezes
banana
acionando áreas da memória que relacionam o particular
odor com algo já experimentado antes.
limão
menta
A substância odorante precisa ter certas propriedades para
ser capaz de provocar alterações sensoriais: deve
apresentar alguma solubilidade em água, pressão de vapor
considerável, lipofilicidade, e massa molar não muito
elevalda (em um artigo de 1967, Demole
e Wuest, na Helv. Chem. Acta.,
garantem não existir nenhuma molécula
odorante com massa molar maior do que
294 g/mol). Existem cerca de 50 milhões
de células receptoras em cada uma das
duas cavidades nasais. O ser humano é
capaz de distinguir mais de 10.000
espécies químicas diferentes, baseado apenas em sua
estrutura molecular.
cravo
jasmim
Uma comparação das estruturas das moléculas com seus
odores revela algumas similaridades: por exemplo,
substâncias com odor de peixes geralmente contém um
átomo de nitrogênio ligado a 3 átomos, com um par
morango
eletrônico não-ligante: são aminas primárias, secundárias
ou terciárias, tal como dietilamina, H3C–NH–CH3 e
etilamina, H2N–CH2CH3.
A indústria alimentícia tem particular interesse em substâncias odorantes. Os grupos mais
utilizados comercialmente são os ésteres e as gama e delta lactonas.
rosa
Diversos grupos de pesquisa no Brasil estudam compostos que apresentam odores ou
aromas. Este é um campo promissor, pois a indústria alimentícia depende de nós, químicos,
para a obtenção de compostos que confiram aos seus produtos os sabores desejados.
algumas lactonas e seus odores
Receptores Sensoriais
chocolate
creme
1) mecanorreceptores: detectam
deformações mecânicas dos
receptores ou de células adjacentes;
2) termorreceptores: detectam
alterações da temperatura - alguns
detectam o frio e outros o calor;
côco
pêssego
gordura
3) eletromagnéticos: detectam a luz
na retina
4) nociceptores: detectam lesões
nos tecidos tanto físicas quanto
químicas
5) quimiorreceptores: detectam
paladar e olfato, nível de oxigênio no
sangue arterial, pressão osmótica dos
líquidos corporais, concentração de
CO2, glicose, aminoácidos, entre
outros.
jasmim
As células do paladar e do olfato são as
únicas do sistema nervoso que são
substituídas quando velhas ou
danificadas.
Existem várias doenças associadas ao paladar e olfato, tal como a anosmia,
que caracteriza-se pela perda completa do olfato, ou a ageusia, que
corresponde à perda total do paladar. As maiores causas são infecções no trato
nasal, distúrbios hormonais ou problemas com
os dentes.
Existem basicamente três sistemas de
quimiossensores no nariz e na boca. O
primeiro, do olfato, confere a habilidade de
identificar odores. O segundo, do paladar,
detecta o sabor, tal como doce, amargo e
azedo. E, finalmente, existe um tipo especial
de células quimiossenssoras, localizadas na
superfície do olho, gartanta, boca e nariz,
que detectam a presença de substâncias
irritantes, tais como amônia, mentol e
pimenta.
Umas das formas pela qual a respiração é controlada é através de
quimiorreceptores. Existem dois tipos de quimiossensores respiratórios: os
arteriais , que detectam mudanças na pressão
Nariz Artificial
parcial de O2 e CO2 no sangue arterial e os
Imagine a seguinte cena: você
centrais que detectam mudanças na pressão parcial
chega em casa e um display de
de O2 e CO2 no cérebro.
cristal líquido, na porta da
O estímulo de tais sensores, causado por hipoxia
(aumento da pressão parcial de CO2), provoca uma
geladeira, lhe informa que o
elevação do número de inspirações por minuto, assim
pêssego vai estragar em dois
como na profundidade da respiração, o que leva a um
dias e que o presunto já
aumento da concentração de O2 e uma diminuição do
estragou. Ficção? Não, basta
estímulo ao receptor.
colocar um nariz eletrônico
Dois químicos, John McDevitt e Eric Anslyn,
dentro do refrigerador!
trabalhando com um engenheiro de computação em
Um dispositivo eletrônico coberto de
Austin, na Texas University, construiram um chip
sensores químicos que, tal como nosso
microscópico que atua como um quimiossensor de
é capaz de distinguir moléculas pelo
paladar - uma língua artificial. Seu trabalho está nariz,
seu odor. Não existe, ainda, algo tão bom
no Journal of America Chemical Soc. de 1998, na
como nosso nariz no mercado. Mas os
página 6429. A língua eletrônica possui centenas de "narizes eletrônicos" disponíveis já são
capazes de fazer análises qualitativas e
micro-esferas que mudam de cor, dependendo do
quantitativas de várias substâncias, e já
"sabor" da molécula analisada. O produto pode ser
estão atuando em diversas indústrias.
utilizado na medicina, para testar colesterol no
sangue, para cientistas analisarem águas poluídas,
e como degustadores de comidas e bebidas nas
indústrias alimentícias. Utilizando uma "saliva"
química, a língua eletrônica será capaz mesmo de
"provar" substratos sólidos, como uma pedra,
garante McDevitt.
O composto terc-butil mercaptan, (CH3)3C–SH, é um
dos materiais, juntamente com sulfeto de dimetil,
CH3–S–CH3, adicionado ao gás natural nos butijões, Algumas vezes menor do que um telefone
celular, um nariz artificial pode
para produzir um odor característico em caso de
ser utilizado na indústria
vasamento.
automobilística (pode detectar
Apenas 5 Sabores
Somos capazes de distinguir apenas cinco
sabores fundamentais: salgado, doce, amargo,
azedo e umami. Veja como:
o vazamento de fluídos e/ou
o início de um incêndio, pelo
odor), alimentícia (pode
analisar a qualidade do
alimento pelo odor), na polícia
(robôs farejadores de drogas
e explosivos), na aeronáutica
(pode alertar sobre possíveis
panes ou incêndio), entre
outros. Os sensores químicos são, em
geral, dispositivos a base de polímeros
condutores.
Grupo da UFSC pesquisa aromatizantes
Um grupo do
Departamento de Química
da UFSC desenvolve
pesquisa na área de
aromatizantes e
flavorizantes artificiais.
No grupo de Química Fina
trabalha o Dr. Santiago
Yunes.
Segundo Yunes, o
principal interessado
nestes produtos é a
indústria de alimentos. O QMCWEB constatou que, dentre os
flavorizantes preparados pelo grupo, estavam algumas das
lactonas mencionadas nesta edição.
criação: minatti