A QUÍMICA NA FORMAÇÃO DOS BIÓLOGOS 41

A Química na Formaçãodos Biólogos *

Nas últimas três décadas a Biologia deu origem a umagrande variedade de ciências biológicas. Dentro dassubdivisões clássicas da Biologia — a Botânica e aZoologia — existem actualmente subdisciplinas orienta-das nos domínios da Morfologia, Histologia, Fisiolo-gia, Genética, Bioquímica e Biofísica.A nível da organização celular (Citologia) investigam--se os tecidos (Histologia) e os metabolismos orgânicose capacidades neurofisiológicas dos sistemas biológicos.A Biologia do Desenvolvimento concentra-se em estu-dos Ontogenéticos e Filogenéticos dos organismos. AEcologia descreve as relações dos organismos entre si ecom o meio que os rodeia. A Etologia investiga o com-portamento dos organismos.Poderíamos enumerar mais de uma dúzia de outrasciências biológicas que têm obtido autonomia em rela-ção à disciplina que lhes deu origem, em virtude do su-cesso das suas investigações científicas. Algumas delasnão são claramente separáveis umas das outras e en-contram-se num estado de rápida evolução multidisci-plinar.A investigação biológica contribuiu significativamentepara a compreensão da Vida e teve uma influência de-cisiva no comportamento humano.O sucesso da investigação biológica deve-se ao desen-volvimento constante, por parte dos biólogos, dos mé-todos de investigação do "mais pequeno do que o visí-vel": o microscópio óptico e o microscópio electróni-co, por um lado, e os métodos químicos e físicos mole-culares e submoleculares, por outro.Os resultados da aplicação de métodos químicos e físi-cos aos sistemas biológicos foram de tal modo impor-tantes que permitiram o estabelecimento da Bioquímicae da Biofísica como disciplinas independentes.

de salientar que uma grande parte do nosso conheci-mento dos processos vitais se baseia nos resultados deinvestigações a nível molecular.Um curso de Biologia envolve estudos de Química e deFísica devendo, pois, qualquer estudante de Biologiareceber uma educação básica adequada nestes dois ca-pos da ciência.Descreve-se, seguidamente, um resumo dos conheci-mentos de Química necessários à preparação de umBiólogo. Não se mencionam, contudo, certos aspectosde Química que possam ser necessários a uma especia-lização biológica particular.

1. OBJECTIVOS E CONTEÚDOS DE UMPROGRAMA nE ENSINO DA QUÍMICAPARA BIÓLOGOS

1.1. ObjectivosO estudante de Biologia deve:— Reconhecer a importância da Química e das suas

potencialidades metodológicas para a resolução de pro-blemas biológicos e aprender a utilizar os conhecimen-tos químicos.— Aprender as regras e as leis gerais da Química nosentido de compreender a estrutura e a ligação dos ele-mentos constitutivos das estruturas biológicas.— Compreender a correlação existente entre as estrutu-ras tridimensionais dos compostos e as suas proprieda-des físicas e químicas, assim como as suas reactivida-des.— Ter conhecimentos básicos de termodinâmica dereacções químicas geradoras das reacções biológicas.Deve, também, ter conhecimentos de equilíbrio em sis-temas homogéneos e heterogéneos, assim como deequilíbrio redox.— Adquirir destreza na utilização de métodos instru-mentais de análise, em particular naqueles que se rela-cionam com a caracterização de compostos naturaisque podem ocorrer com massas moleculares baixas eelevadas.— Familiarizar-se com a linguagem química e aprendera expressar-se, claramente, em termos químicos.

1.2. Conteúdos

Apresenta-se um programa básico de Química onde seincluiram os tópicos mais importantes, não quantifica-dos.a) Química Geral e Inorgânica— átomos, moléculas, ligação química

modelos atómicos, átomos e energia, espectros, mo-lécula de hidrogénio, outras moléculas e suas carac-terísticas, ligação química (covalente, iónica, dehidrogénio, hidrofóbica); propriedades periódicas

— termodinâmica, cinéticaentropia, entalpia, energia de Gibbs, cinética dereacções químicas, catálise

— equilíbrio, estequiometriadissociação electrolítica, grau de ionização (pk;pH), anfólitos, equilíbrio ácido-base, equilíbrioredox, equilíbrio de fases, constantes de equilíbrioe variações de energia de Gibbs; regras básicas deestequiometria

* A ECBA (European Community Biologist Association), como re-sultado de uma reunião realizada em Düsseldorf em Maio de 1982,elaborou um documento intitulado "Chemistry in the Training ofBiologists".Pereceu-nos que o conteúdo desse documento se revestia de grandeinteresse, principalmente no que respeita à sua comparação com osobjectivos e conteúdos das disciplinas de Química ministradas aosalunos dos cursos de Biologia em Portugal. Decidimo-nos, pois, pelasua livre tradução e publicação no Boletim da SPQ. (Tradução deRafael Gonçalves e Ana Simões, C.E.C.U.L.)

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b) Química ()red' nica e Produtos Naturais— estereo química do carbono

nomenclatura, configurações, conformações, estru-turas mesomericas, racematos, estereoquímica dociclohexano, ciclopentano, decalina, ligações a e norbitais híbridas sp3, sp2 e sp

— estrutura e reactividade dos compostos de carbonotipos de reacções em química orgânica (substituição,adição, eliminação, reacções nucleofílicas e electro-fílicas), tipos de estruturas em química orgânica esuas reactividades (alcanos, alcenos, alcinos, estru-turas aromáticas, derivados halogenados, electrone-gatividade, efeitos indutivos e mesomericos, equaçãode Hammet, ligação polar, compostos hidroxílicos,éteres, compostos sulfurados, azotados, aminadose outros)

métodos de análise estruturalespectros electromagnéticos; espetroscopia electró-nica (espectros electrónicos e estrutura química,espectros de fluorescência e de fosforescência, aná-lise quantitativa, lei de Beer-Lambert); espectros-copia de infra-vermelho, de ressonância electró-nica, de ressonância magnética nuclear, MOssbauer,dicromismo circular, dispersão óptica rotatória)

— química dos compostos naturaishidratos de carbono; aminoácidos e peptidos; basesazotadas, lípidos; terpenos; esteróides, compostosaromáticos, porfirinas

— polímeros biológicosproteínas; ácidos nucleicos; polisacáridos; polipre-nos

— radioquímicaprincípios das medidas de actividades; isótopos;velocidades de decadência, constantes, actividadeespecífica; diluição por arrastador, diluição iso-tópica, análises radiometricas, análise por duplamarcação

1.3. Aulas laboratoriais

A Química para Biólogos engloba, além de aulas te6ri-cas e seminários, cursos práticos.As aulas práticas de Química envolvem destreza namanipulação e atitudes mentais, que são exercitadasatravés da preparação prática e teórica das experiênciase da verificação de que os resultados obtidos estão deacordo com os princípios básicos estudados.As aulas práticas de Química devem conduzir a que oaluno de Biologia seja capaz de:— Compreender e seguir instruções— Escolher o método apropriado— Organizar o procedimento do trabalho— Manipular habilmente instrumentos e aparelhagens— Observar rigorosamente e anotar os resultados com

exactidão— Atingir conclusões lógicas e comunicar ou apre-

sentar os resultados com clareza— Discutir os resultados, referenciando a literatura

mais importante