 
o corpo humano é uma central de análises!
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 |
Moléculas com estrutura química muito semelhantes podem apresentar odores completamente distintos.
Veja os exemplos abaixo:
| maçã |
| manteiga rançosa |
| alho |
| cebola |
| alho |
| vinho |
| whiskey |
| pipoca |
| banana |
| limão |
| menta |
| cravo |
| jasmim |
| rosa |
| morango |
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O olfato depende de receptores sensoriais que respondem à presença de certas moléculas na atmosfera. Nos humanos, estes quimiorreceptores estão localizado noepitélio oftactatório - um pedaço de tecido do tamanho de um selo postal, localizado na cavidade nasal.
Este tecido é recoberto de cílios e uma camada de muco. As moléculas gasosas são dissolvidas no muco e, então, interagem com os receptores. Isto ativa uma enzima, a adenilil ciclase, que cataliza a conversão de ATP ao AMP cíclico (cAMP). O cAMP ativa um canal de Na+, gerando um potencial de despolarização ao longo da membrana. Este impulso é transmitido pelos nervos olfactatórios até o cérebro, que, computando outros estímulos sensoriais, interpreta o impulso como um odor - muitas vezes acionando áreas da memória que relacionam o particular odor com algo já experimentado antes.
 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.
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 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.
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 |
| chocolate |
| creme |
| côco |
| pêssego |
| gordura |
| jasmim |
Receptores Sensoriais |
A entrada de informação no sistema nervoso central é dada pelos receptores sensoriais. Existem basicamente cinco tipos diferentes de receptores sensitivos:
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;
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. |
Você sabia?
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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 nasuperfície 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
Nariz Artificial |
Imagine a seguinte cena: você chega em casa e um display de cristal líquido, na porta da geladeira, lhe informa que o pêssego vai estragar em dois dias e que o presunto já estragou. Ficção? Não, basta colocar um nariz eletrônicodentro do refrigerador! Um dispositivo eletrônico coberto de sensores químicos que, tal como nosso nariz, é capaz de distinguir moléculas pelo seu odor. Não existe, ainda, algo tão bom como nosso nariz no mercado. Mas os "narizes eletrônicos" disponíveis já são capazes de fazer análises qualitativas e quantitativas de várias substâncias, e já estão atuando em diversas indústrias.
Algumas vezes menor do que um telefone celular, um nariz artificial pode ser utilizado na indústria automobilística (pode detectar 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. |
, que detectam mudanças na pressão parcial de O2 e CO2 no sangue arterial e oscentrais que detectam mudanças na pressão parcial de O2 e CO2 no cérebro.
O estímulo de tais sensores, causado por hipoxia (aumento da pressão parcial de CO2), provoca uma elevação do número de inspirações por minuto, assim como na profundidade da respiração, o que leva a um aumento da concentração de O2e uma diminuição do estímulo ao receptor.
Dois químicos, John McDevitt e Eric Anslyn, trabalhando com um engenheiro de computação em Austin, na Texas University, construiram um chip microscópico que atua como um quimiossensor de paladar - uma língua artificial. Seu trabalho está no Journal of America Chemical Soc. de 1998, na página 6429. A língua eletrônica possui centenas de micro-esferas que mudam de cor, dependendo do "sabor" da molécula analisada. O produto pode ser 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, para produzir umodor característico em caso de vasamento.
Apenas 5 Sabores |
Somos capazes de distinguir apenas cinco sabores: salgado, doce, amargo, azedo e umami. Veja como:
Sabor Salgado:
O sal é o cloreto de sódio (Na+Cl-). O Na+ entra nas células receptoras via canais de sódio, causando uma despolarização, que se propaga pelo nervo aferente primário.
Sabor Azedo:
A espécie detectada é o íon H+. Os íons H+ bloqueiam a entrada dos canais de potássio (K+). Estes canais são responsáveis por manter a célula num nível de hiperpolatização; o bloqueio destes canais causa uma despolarização, transmitida pelo nervo aferente primário.
Sabor Doce:
Existem receptores na membrina apical que ligam-se a glucose (sucrose e outros carbohidratos). A ligação ao receptor ativa a enzima adenilil ciclase, elevando a concentração de cAMC, que causa uma inibição dos canais de potássio, conduzindo a uma despolarização da célula.
Sabor Amargo:
Substâncias amargas provocam uma liberação de Ca2+ mediada pelo segundo mensageiro (IP3). A elevação da [Ca2+] provoca uma despolarização, transmitida pelo nervo primário aferente.
Sabor Umami:
É o sabor de certos amino-ácidos (e.g., glutamato, aspartato, entre outros). Recentemente, Chaudhari et al. publicaram um artigo no Journal of Neuroscience oferencendo um mecanismo para a ação do glutamato monossódico no paladar. Este composto é utilizado como aditivo pela indústria alimentícia para "realçar" o sabor dos alimentos. Os autores demonstraram que há um receptor, o mGluR4, que media o sabor umami. A ligação a este receptor ativa uma proteína G que eleva a [Ca2+]. Além deste, existem receptores ionotrópicos (ligados a canais iônicos) que são ativados por substâncias umami. Isto provoca a abertura não seletiva de canais iônicos, aumentando o disparo no nervo primário aferente. |
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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.
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