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Anais da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz

Print version ISSN 0071-1276

An. Esc. Super. Agric. Luiz de Queiroz vol.19  Piracicaba  1962

https://doi.org/10.1590/S0071-12761962000100006 

20a. Cadeira, química orgânica e biológica*

 

 

E. Malavolta

E.S.A."Luiz de Queiroz" 

 

 

1. HISTÓRICO

A Cadeira de Química Orgânica e Química Biológica, a 20a. Cadeira da ESALQ foi criada por força da Lei n° 2. 595 de 14/1/54; originou-se por desdobramento da 10a., Cadeira reunida que se ocupava da Química Analítica e da Química Orgânica. Regeu-a interinamente no período 15/1/54 a 28/10/54 o Doutor Jorge Leme Jr., Livre Docente de Tecnologia, hoje Professor Contratado de Tecnologia de Alimentos.

Em 1954 por decisão da Egrégia Congregação foi aberto para o primeiro provimento do cargo de Professor de Química Orgânica e Biológica um concurso de títulos visando estabelecer um contrato por 3 anos. Apresentaram-se candidatos tendo um dêles retirado a sua inscrição poucos dias antes da realização do concurso. Quem vos fala, assumiu, então, a Cátedra em 5/11/54 uma vez que conseguiu ser aprovado no exame dos seus títulos.

Logo depois foi nomeado o então Engenheiro Agrônomo J. Dal Pozzo Arzolla, hoje Doutor em Agronomia e Livre Docente da U.S. P., para o cargo de 1° Assistente. O quadro se completou com a nomeação em 2/7/55 do Engenheiro Agrônomo H. P. Haag, hoje Doutor em Agronomia, para o cargo de 2°Assistente. O Livre Docente O. J. Crocomo, atualmente na Venezuela como Professor de Bioquímica Vegetal, já vinha trabalhando na 20a. Cadeira como bolsista do CNPQ e da CAPES; depois da sua Livre Docência em 1959 foi contratado como assistente; em fins de 61 finalmente, fêz-se a contratação do Engenheiro Agrônomo J. R. Sarruge. Funcionários a 20a. Cadeira os tem em pouca quantidade: dois diaristas e uma mensalista.

 

2. RELAÇÃO COM OUTRAS CADEIRAS

A nosso ver foi das mais acertadas a decisão da Egrégia Congregação da ESALQ decidindo desdobrar a velha 10a. Cadeira e criar a 20a. O Engenheiro Agrônomo e o único profissional, que se preocupa e trabalha com três coisas vivas - o solo, a planta e o animal. Dai a necessidade de existir no curriculum a gronomico uma cadeira e alguém que se preocupasse e trabalhas se com a química da vida no solo, na planta e no animal. Dal o pa pel central e importância fundamental reservada à Bioquímica numa Escola de Agronomia. Que pode ser ilustrada examinando-se rapidamente as relações entre o ensino e a pesquisa na 20a. Cadei ra e as atividades das outras Cadeiras da ESALQ. Passando em revista seguindo a ordem alfabética.

A 13a. Cadeira, Agricultural Geral estuda primordialmente o solo. Qualquer que seja a definição que se lhe dê, o solo agricola e alguma coisa eminentemente viva fervilhante de atividades bioquímicas, desde o processo da sua gênese ate aquele da sua recuperação; são organismos vivos que promovem a decompo sição dos restos vegetais e animais que constituem a materia orgânica, a fração que da à terra as suas boas propriedades físicas; a mineralização e a imobilização do nitrogênio correm por conta de microrganismos, fungos, bactérias e actinomicetos cuja atividade, cujo metabolismo mineral e orgânico são estudados na 20a. Cadeira. Preparado o solo e nele lançada a semente que devera dar alimento, roupa e abrigo; as transformações que ocorrem nesse pequeno mundo são todas elas de natureza bioquímica quer digam respeito aos carbohidratos, aos lipideos, às proteínas ou aos minerais; também têm sua explicação nos ensinamentos da química orgânica ou da biológica os ensaios que permitem, sem auxílio dos tediosos testes de germinação, dizer se a semente vai germinar ou não. A vida da planta verde, de que depende a vida na terra, e uma seqüência de eventos bioquímicos, desde o fenômeno de acumulação salina ativa por meio do qual os elementos minerais entram nas raizes ate o processo maravilhoso - mas não mais misterioso - da fotossintese em que a energia luminosa e convertida e armazenada nas ligações fosfatadas terminais do trifosfato de adenosina e dos nucleotidos de piridina reduzidos o poder assimilador do gas carbônico atmosférico, materia-prima para a sintese dos carbohidratos. A necessidade de conhecimentos de quimica orgânica e de química biológica para se entender Botânica fica assim demonstrada. O papel da 20a. Cadeira auxiliando o ensino e a pesquisa em Entomologia pode ser exemplificado facilmente - desde a química do material que constitui os insetos como a quitina que faz parte do seu esqueleto externo, ate aquela dos com postos usados no combate às pragas são estudadas no Curso da Cadeira de Química Orgânica e Biológica; como também e nela e atudado o modo de ação dos inseticidas, capitulo interessante do metabolismo intermediário - cuja semelhança em plantas, animais e microrganismos e assim possivel realçar. A genética, com ou sem gen, gênica ou cromossomica cuida dos processos de transmte são e modificação dos caracteres hereditários; a composição qui mica e a estrutura, as transformações das substâncias envolvidas em tais processos são objeto fascinante de estudos bioquímicos. Os fenômenos vitais dos microrganismos daninhos ou benéficos as plantas cultivadas tem que ser conhecidos com detalhe uma vez que isso fornece as bases racionais de combate aos primeiros e das medidas a ser tomadas para o melhor aproveitamento dos ultimos: neste ponto os caminhos da bioquímica se cruzam com os da Fitopatologia e Microbiologia. A Cadeira de Horticultura cuidando das plantas, verdes ou não, em todas as fases do seu desenvolvi mento, desde a germinação ate as transformações do fruto colhido ou da madeira cortada tem sem duvida necessidade de conheci mentos que a Cadeira de Química Orgânica e Biológica procura oferecer. A Química Agrícola e, em ultima analise, tal como e dada na ESALQ, uma aplicação pratica dos conhecimentos de alimentaçâo mineral das plantas, de tranformaçis da materia orgânica nos solos, objetivo de estudo e ensino da Bioquímica Vegetal; os adubos nada mais são do que alimento da planta e a adubação e a maneira de aplica-los; sem os conhecimentos dos elementos e a senciais à vida das plantas e do modo de fornecê-los não teria surgido toda a Tecnologia dos Fertilizantes, a primeira industria quimica de grandes proporções estabelecida pelo homem. No ensji no de Tecnologia Rural desde a produção do açúcar "no campo " pelas células verdes ate a obtenção do álcool etílico por fermentação, passando pelo processo de extração de gorduras ou fabrica ção de sabões, obtenção de conservas, a exigência de conhecimen tos básicos de Quimica Orgânica e de Bioquímica se faz notar. Não se pode conceber atualmente Fisiologia dos animais domésticos -ou qualquer outra - sem Bioquímica; a Fisiologia nada mais faz que integrar num todo harmoniosos com começo, meio e fim, conhecimentos isolados que a Química Biológica estuda e procura explicar - desde a constituição e a "multiplicação" dos vírus ate a contração dos músculos do cavalo ou do boi. A alimentação dos a nimais domésticos visando-se carne, leite, gorduras ou pêlos so pode ser bem entendida quando se conhece a composição e as funções da materia-prima - alimento - e as suas transformações no organismo; o funcionamento deste e, em suma, um conjunto coordenado de reações bioquímicas: a Bioquímica e a Química Orgâtü ca são, por isso, ciências auxiliar es da Zootecnica. A Quimica Orgânica e a Bioquímica necessitam, por outro lado, de ensina mentos contidos em outros ramos do conhecimento; a Química Analítica da informações básicas de Fisico-Quimica necessárias, por exemplo, ao estudo das oxidações biológicas; a Matemática fornece elementos para o estudo da cinetica das reações enzimati cas; a Fisica, por sua vez, permite o ensino da Radiobiologia - as aplicações dos isotopos radioativos e da energia nuclear no estudo de fenômenos biológicos; a 20a. Cadeira necessita ainda de conhe cimentos básicos de termodinâmica, objeto de estudo da Fisica, para que se possa entender mecanismo de ação enzimatica ou energeticas de sistemas biológicos.

Fica assim demonstrada a integração completa da 20a. Cadeira no curriculum de Agronomia. E por causa de todas essas relações de dependência ou suplementação de conhecimentos necesj sarios para um ensino verdadeiramente universitário que oprogra ma da 20a. Cadeira ja foi modificado 3-4 vezes em 7 anos. A preocupação de torna-lo atualizado, objetivo e útil tem nos levado a consultar os professores das Cadeiras correlacionadas a fim de apresentar um programa condizente com as necessidades didaticas e de pesquisa da ESALQ. Tem-nos custado algum trabalho fazê-lo, porem.

 

3. ORGANIZAÇÃO

Em linhas gerais a Cadeira de Química Orgânica e Biologica esta organizada como as demais da ESALQ. Com todos os seus componentes em tempo integral dedica-se plenamente ao ensino e a pesquisa obedecendo a programas definidos de acordo com as contingências acadêmicas e com os interesses da Agrigultura do Pais e, até certo ponto, com a curiosidade que e o motivo primeiro de toda a investigação. Por esse motivo a 20a. Cadeira de senvolve muitas.

 

4. ATIVIDADES

No que tange ao ensino não graduado, alem do curso de Química Orgânica e Biológica, obrigatório no curriculum, a Cadeira oferece duas matérias optativas - Nutrição de plantas e Ferti lidade do solo; a segunda será dada em colaboração com a 2a. e a 10a. Cadeiras. O ensino em nivel pos-graduado tem sido uma preocupação das mais antigas da Cadeira de Quimica Orgânica e Biológica; sozinha ou em colaboração com outras Cadeiras d a ESALQ tem oferecido cursos sobre Uso de Radioisotopes, Bioqui* mica de Plantas e Microrganismos e Bioquímica Geral; foi chama da diversas vezes a colaborar nessa atividade com outras instituições nacionais ou estrangeiras.

Situada na Escola de Agricultura da USP, tornou-se um imperativo de consciência adotar desde o inicio duas grandes linhas de pesquisa: a investigação básica com a qual se procura fazer a Ciência dar um passo a frente; a pesquisa com a qual se procura, parafraseando Swift, "obter duas espigas de milho ou duas folhas de capim onde antes so se coasegui-a. uma"; nao se deve perder de vista porem, a possibilidade de pontes entre esses dois terrenos. No primeiro c»mpo os trabalhos têm se concentrado no estudo de várias fases do metabolismo do nitrogênio em plantas e microrganismos; seja-nos permitido citar que e da 20a. Cadeira o trabalho de ampliação do conceito unitário fotossintese - quimios síntese. Como se sabe, fotossintese e definida hoje em dia como a produção fotoquimica de ligações fosfatadas ricas de energia.Nos casos das plantas verdes, mas não das bactérias da sub ordem Rhodobacterlinae, o fenômeno e representado pela seguinte equação que se deve as pesquisas do grupo de Arnon:

A produção de ~ P ás custas da energia luminosa que expulsa da clorofila elétrons altamente excitados e o único denominador comum a todos os organismos fotossintéticos conhecidos. O trifos fato de adenosina e o nucleotido de piridina produzidos pela planta são empregados, no escuro, para efetuar a redução do gas carbonico atmosférico ao nivel de carbohidrato. Essa redução se da ao longo de um caminho elucidado pelos trabalhos de Calvin e de seus colaboradores. A reação crucial e catalisada pelo ênzimo carboxi dismutase:

O AFG sofre depois uma serie de transformações, primeiro por ênzimos glicolíticos e depois pela transcetolase e pela transaldola se, convertendo-se finalmente em monossacarideo. É devido a essas reações que, quando se faz fotossintese com C14 O2 a radioatividade aparece em produtos vários como triosefosfatos e hexose mono e difosfato. Na quimiossintese por Nitrosomonas e Niirobacter o nosso trabalho mostrou uma situação muito seme lnante à encontrada nas plantas superiores. Do mesmo modo que estas, aquelas bactérias são capazes de fazer a sintese dos seus constituintes orgânicos a partir do gas carbônico. A energia, entretanto, não vem da luz, mas da oxidação de substratos inorgânicos. No caso de Nitrobacter, por exemplo, a reação produtora de energia e a seguinte:

durante o transporte eletrônico de NOg a NOg via citocromo uma certa quantidade de energia torna-se disponivel, quantidade essa termodinâmicamente suficiente para a produção de 2 - P. Entretanto, as nossas medições mostraram que no máximo 1 - P e assim produzida. Isso foi feito acompanhando-se a incorporação 32 do P em ATP durante a oxidação de nitrito. Dessa maneira a célula bacteriana armazena a energia necessária para as reações de fixação do gas carbônico. A marcha seguida por esse e a mesma descrita nas plantas superiores; os trabalhos que fizemos com 14 C mostraram que durante a oxidação de nitrito a nitrato a radioatividade apareceu primeiro no AFG e depois nas triosefosfatos. Esse trabalho não esclareceu, entretanto, uma questão cru ciai qual seja a formação de produtos com o nivel de oxidação-redução dos nucleotidos de piridina reduzidos necessários para reduzir o COg absorvido. No caso da planta verde isso pode se dar a custa do elétron expelido pela clorofila iluminada. Em Nitrobacter e nitrosomonas tal não pode, entretanto, ocorrer. Dai termos sugerido que a redução do nucleotido de piridina dar-se-ia a custa da energia fornecida pelo próprio trifosfato de adenosina. Chance em fins do ano passado mostrou que tal reação e possivel.

No que tange a pesquisa aplicada, os esforços têm sido dirigidos aos estudos de alimentação de plantas em condições controladas e à diagnose foliar; em um e outro caso as culturas de maior expressão econômica - algodoeiro, cafeeiro, cana-de-açu car têm merecido atenção particular. Os trabalhos sobre alimenta ção mineral de culturas tropicais conduzidos ate agora estão en feixados em um livro no momento no prelo do Instituto Internacio nal de Potassa na Suiça. No que diz respeito aos estudos sobre diagnose foliar, esse método que interroga a planta procurando resposta ao problema da adubação, os progressos foram significativos, ainda que modestos. Com a colaboração da 16a. Cadeira foi possivel dar expressão matemática a um conceito de nivel cri tico algo diverso dos existentes na literatura. Como se sabe adiagnose foliar como um método de avaliar a fertilidade do solo é baseada na premissa que, dentro de certos limites, existe uma relação direta entre

quantidade do elemento no solo

quantidade do elemento na folha

quantidade da colheita.

Para nós "nivel critico" e o teor do elemento na folha acima do qual a adubação não e mais econômica; ou, em outras palavras: e o teor de elemento na folha que corresponde a maxima produção do ponto de vista econômico. Exemplificando: a relação entre a adubação e colheita e representada pela conhecida equação de Mitscherlich:

Y - A [l-10-c(x+ b)]

y = colheita obtida à custa de

x - quantidade de elemento fornecida na adubação

b = quantidade do elemento no solo

c = coeficiente de eficácia do elemento

A s produção máxima possivel

Uma vez determinados experimentalmente os parâmetros A, b e c e possivel calcular a quantidade de adubo mais vantajosa economicamente, com auxilio da fórmula desenvolvida pela Cadeira de Matemática da ESALQ:

As relações entre dose de adubo e teor do elemento correspondente na folha tem que ser determinada experimentalmente. B dada por equações que variam de tipo e parâmentros. Em geral, porém, tratam-se de equações do segundo grau.

Ora, conhecendo-se x*, a dose de adubo que da a maior produção econômica substituindo-se na última equação calcula-se o valor de Y* = teor do elemento na folha ao qual corresponde a produção maxima reciprocamente: conhecendo-se o teor de um elemento na folha e possível, dada Y*, determinar qual a quantidade de adubo que dara, naquelas condições, o máximo de produção do ponto de vista econômico. Graças a um trabalho de equipe em que colaboram representantes das Cadeiras 2a., 8a. e 16a., foi possível, entretanto, lançar bases mais racionais para a adubação da cana-de-açucar em São Paulo.

Ainda dentro da segunda linha de pesquisa a Cadeira de Quimica Orgânica e Biológica mantém vários convênios com instituições particulares ou oficiais, do Pais e do estrangeiro, visando resolver vários problemas agrícolas de interesse imediato. Em um desses acordos, a 20a. Cadeira desempenha uma verdadeira ação extensionista levando os resultados dos seus trabalhos direta mente ao lavrador.

O resultado dessa atividade de ensino e de pesquisa e re sumido através dos seguintes dados:

1. TRABALHOS PUBLICADOS

1.1. PESQUISAS

No Brasil                                                                            52

No estrangeiro                                                                    24

1.2. DIDÁTICOS

No Brasil                                                                            18

No estrangeiro                                                                      4

1.3. DIVULGAÇÃO                                                               28

2. TESES

2.1. Doutoramento                                                                3

2.2. Livre Docência                                                                3

2.3. Cátedra                                                                         1

3. TRABALHOS EM ANDAMENTO

3.1. Alimentação mineral de plantas                                           4

3.2. Bioquímica de microrganismos                                             1

3.3. Bioquímica de plantas                                                        2

3.4. Radioisotopes                                                                   2

3.5. Nutrição                                                                          1

4. CURSOS PÓS-GRADUADOS

4.1. NO BRASIL

Bioquímica                                                                           6

Radioisotopes                                                                         2

4.2. NO ESTRANGEIRO

Alimentação mineral de plantas                                                  1

5. CONGRESSOS CIENTÍFICOS

5.1. NACIONAIS                                                                      12

                                                                                            5

5.2. INTERNACIONAIS

 

5. RECURSOS

Muito pouco pesou a 20a. Cadeira nos orçamentos nor mais da ESALQ para o seu funcionamento. Em fins de 54, o saudoso Mello Moraes, então Reitor da U.S. P., concedeu um adiantamento de Cr. $ 500. 000, 00 tirado de verbas próprias da Reitoria, com o qual foram adquiridas meia dúzia de peças de material permanente e um pouco de drogas e vidraria. Desde então, no que tange a recursos orçamentários, foram 7 anos de vacas magras e espigas mirradas.

Felizmente, porem, não faltaram nunca recursos para a pesquisa, recursos nao da ESALQ mas de outras instituições nacionais e estrangeiras. Cumpre destacar aqui o auxilio decisivo da Fundação Rockefeller sem a qual a 20a. Cadeira seria apenas um nome e um numero nos papeis oficiais; em 7 anos foram doa dos cerca de U.S. $ 50.000, 00 em material de consumo e equipamento. O C.N.Pq. fez varias doações que permitiram construir a câmara fria, adquirir um incubador e pagar as despesas de instalação da casa-de-vegetação concedida pela Fundação Rockefeller. Nos últimos anos o convênio com o IBC permitiu que fossem levados a bom termo diversos projetos com o cafeeiro. O equipamento e o material de consumo obtidos dessa maneira foram usados, em parte, com os alunos de Quimica Orgânica e Biológica: não fora isso e não teria sido possivel dar aulas praticas na 20a. Cadeira. Essa situação de penúria vai se agravarneste ano da graça de 1962. Alem de um numero maior de alunos no 2º ano em que se leciona Quimica Orgânica e Biológica, tivemos a satisfação de verificar que as duas matérias optativas oferecidas pela 20a. Cadeira foram procuradas pelos estudantes. A esperança - e o temor - de que isso acontecesse levou-nos a oficiar a Diretoria de ESALQ em outubro do ano passado, periodo em que superávits se tornam aparentes e restos de verbas podem surgir, solicitando recursos para as aulas praticas das matérias optativas. Mas dinheiro não havia... Teremos, por isso, que mais uma vez dar um geito.

Essa procura constante de recursos para trabalhar tem o seu lado desfavorável: cada tubo de ensaio conseguido, cada cruzeiro arranjado acha-se amarrado por cláusulas contratuais ou de convênio a assuntos determinados. Dessa maneira a decantada liberdade de pesquisa se torna, ate certo ponto, um mito: como es tudar o mecanismo para a produção de energia em um fungo apodrecedor da madeira se o dinheiro foi dado pelo I.B.C. ? Ainda mais: a própria continuidade das linhas de pesquisa e ameaçada uma vez que não se tem a garantia de que os recursos conseguidos este ano serão renovados no proximo. Esse mal não sera curado pela Fundação de Amparo à Pesquisa. É a propria ESALQ que deve procurar o remédio destacando dos seus recursos - que têm que ser ampliados - verbas suficientes para alguma pesquisa livre de amarras e compromissos - que não aqueles com o de senvolvimento da ciência com C grande ou pequeno.

Convém esclarecer - e apressamo-nos em fazê-lo - que essa penúria de recursos orçamentários com que luta a 20a. Cadeira não reflete ma vontade ou discriminação administrativa ou executiva contra a mesma. Não. E este o momento de agradecer de publico o que Diretorias passadas e presente, na medida das suas possibilidades, têm feito pela Cadeira de Química e Biologica. Assim na gestão Rocha Nobre foram destacados recursos dentro dos pouquíssimos existentes na ocasião para que se instala-se o Laboratório de Isotopos anexo a la. e a 20a. Cadeira; foi êsse laboratório, instalado com Cr.$ 100.000,00 que permitiu à ESALQ assumir no Brasil a liderança nas pesquisas com radioiso tipos aplicados a Agricultura; foi desse laboratório que surgiu o C.E.I.A. e depois o C.E.N.A.; foi desse laboratório que devera surgir daqui a pouco o Centro Nacional de Energia Nuclear na Agricultura mediante convênio entre aU.S.P. ea C.N.E.N.. Na administração do saudoso Jose Benedito de Camargo, que Deus tenha, instalou-se a câmara fria da 20a. Cadeira, indispensável para os trabalhos de bioquímica de plantas e de microrganismos; na Diretoria Almeida Leme foi construído um pequeno galpão 90 la do da casa de vegetação o que permite dar mais ordem aos trabalhos de alimentação mineral das plantas e de diagnose foliar. Espera-se ainda na administração presente instalar a 20a Cadeira definitivamente. Falando-se em instalação definitiva não podemos deixar de agradecer aqui a todos os nossos hospedeiros nesses 7 anos passados. Ao Professor T. Coury cujas instalações ainda partilhamos; ao Professor J. Rocha de Almeida em cujo Instituto Zimotecnico funcionou durante vários anos o lado bioquímico da 20a. Cadeira; ao Professor R. A. Catani cujas instalações ainda usamos em parte para os trabalhos de polarimetria e fotometriade chama.

 

6. FECHO

E esta a historia da 20a. Cadeira ate o momento presente. Temos a consciência ou a pretensão de que a Cadeira de Química Orgânica e Biológica não contribuiu para baixar o alto nível didático e de produção científica mantido pelas suas 19 irmãs. A sua transformação em Secção Técnica, ja aprovada pela Egrégia Congregação da ESALQ, permitirá, num futuro que esperamos proximo, a ampliação e um maior rendimento dos seus trabalhos pelo progresso da Agricultura e da Ciência Agronômica. Pretendemos, com esse objetivo alto, continuar fieis ao lema não escrito mas que perseguimos por todos os meios e recursos ao nosso alcance:

"Quando não se pode fazer tudo o que se deve, deve-se fazer tudo o que se pode".

 

 

Recebido para publicação em 1/3/62.

 

 

* Aula inaugural dos cursos de Agronomia dada em 1/3/62.

 

 

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