Metabolismo refere-se a todas as reacções químicas que ocorrem dentro de um organismo pelo qual moléculas complexas são quebradas para produzir energia e pela qual a energia é usada para construir moléculas complexas. Um exemplo de reação metabólica é aquela que ocorre quando uma pessoa come uma colher cheia de açúcar. Uma vez dentro do corpo, as moléculas de açúcar são quebradas em moléculas mais simples com a liberação de energia. Essa energia é então utilizada pelo corpo para uma variedade de fins, tais como manter o corpo quente e construir novas moléculas dentro do corpo.
Todas as reacções metabólicas podem ser divididas numa de duas categorias gerais: reacções catabólicas e anabolizantes. Catabolismo é o processo pelo qual moléculas grandes são decompostas em moléculas menores com a liberação de energia. O anabolismo é o processo pelo qual a energia é usada para construir moléculas complexas necessárias para o corpo se manter e se desenvolver.
O processo de digestão
Uma maneira de entender o processo do metabolismo é seguir o caminho de um nutriente típico à medida que ele passa pelo corpo. Um nutriente é qualquer substância que ajuda um organismo a manter-se vivo, a manter-se saudável e a crescer. Três grandes categorias de nutrientes são os hidratos de carbono, proteínas e gorduras.
Palavras a Conhecer
Anabolismo: O processo pelo qual a energia é usada para construir moléculas complexas.
ATP (trifosfato de adenosina): Uma molécula usada pelas células para armazenar energia.
Carboidrato: Um composto constituído por carbono, hidrogénio e oxigénio encontrado em plantas e utilizado como alimento por humanos e outros animais.
Catabolismo: O processo pelo qual moléculas grandes são quebradas em moléculas menores com a liberação de energia.
Ligação química: Uma força de atração entre dois átomos.
Enzima: Compostos químicos que actuam como catalisadores, aumentando a velocidade a que as reacções ocorrem num organismo vivo.
Piscina metabólica: A quantidade total de moléculas simples formadas pela decomposição dos nutrientes.
Nutriente: Uma substância que ajuda um organismo a manter-se vivo, a manter-se saudável e a crescer.
Proteína: Moléculas grandes que são essenciais para a estrutura e funcionamento de todas as células vivas.
Assumir, por exemplo, que uma pessoa acabou de comer um pedaço de pão. Um nutriente importante nesse pão é o amido, um carboidrato complexo. Assim que o pão entra na boca de uma pessoa, a digestão começa a ocorrer. Enzimas na boca começam a quebrar moléculas de amido e convertê-las em moléculas menores de substâncias mais simples: os açúcares. Este processo pode ser observado facilmente, pois qualquer pessoa que segura um pedaço de pão na boca durante um período de tempo começa a reconhecer um sabor doce, o sabor do açúcar formado a partir da quebra do amido.
A digestão é um primeiro passo necessário para todos os alimentos. As moléculas de que são feitos os alimentos são demasiado grandes para passarem pelo revestimento do sistema digestivo. A digestão resulta na formação de moléculas menores que são capazes de passar através desse revestimento e entrar na corrente sanguínea da pessoa. As moléculas de açúcar formadas pela digestão do amido entram na corrente sanguínea. Depois são transportadas para células individuais através do corpo de uma pessoa.
As moléculas menores em que os nutrientes são decompostos compõem a piscina metabólica. O pool metabólico consiste nas substâncias mais simples formadas pela decomposição dos nutrientes. Inclui açúcares simples (formados pela degradação de carboidratos complexos), glicerol e ácidos gordos (formados pela degradação de lípidos) e aminoácidos (formados pela degradação de proteínas). As células utilizam substâncias na piscina metabólica como materiais de construção, tal como um carpinteiro utiliza madeira, pregos, cola, agrafos e outros materiais para a construção de uma casa. A diferença é, naturalmente, que as células constroem partes do corpo, não casas, a partir dos materiais com os quais têm de trabalhar.
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Metabolismo celular
Substâncias que compõem o pool metabólico são transportadas para as células individuais pela corrente sanguínea. Elas passam através das membranas celulares e entram no interior da célula. Uma vez dentro de uma célula, um composto sofre um metabolismo adicional, geralmente em uma série de reações químicas. Por exemplo, uma molécula de açúcar é decomposta dentro de uma célula em dióxido de carbono e água, com a liberação de energia. Mas esse processo não ocorre em uma única etapa. Em vez disso, são necessárias cerca de duas dúzias de reacções químicas separadas para converter a molécula de açúcar nos seus produtos finais. Cada reação química envolve uma mudança relativamente modesta na molécula de açúcar, a remoção de um único átomo de oxigênio ou de um único átomo de hidrogênio, por exemplo.
O objectivo destas reacções é libertar a energia armazenada na molécula de açúcar. Para explicar esse processo, é necessário saber que uma molécula de açúcar consiste em átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio mantidos juntos por meio de ligações químicas. Uma ligação química é uma força de atração entre dois átomos. Essa força de atração é uma forma de energia. Uma molécula de açúcar com duas dúzias de ligações químicas pode ser pensada como contendo duas dúzias de pequenas unidades de energia. Cada vez que uma ligação química é quebrada, uma unidade de energia é libertada.
As células têm desenvolvido métodos notáveis para capturar e armazenar a energia libertada em reacções catabólicas. Esses métodos fazem uso de compostos químicos muito especiais, conhecidos como portadores de energia. Um exemplo de tais compostos é o trifosfato de adenosina, geralmente conhecido como ATP. O ATP é formado quando um composto mais simples, difosfato de adenosina (ADP), se combina com um grupo fosfato. A seguinte equação representa essa mudança:
ADP + P → ATP
ADP combinará com um grupo de fosfato, como mostrado aqui, somente se energia for adicionada a ele. Nas células, essa energia vem do catabolismo dos compostos da piscina metabólica, como açúcares, glicerol e ácidos gordos. Em outras palavras:
catabolismo: açúcar → dióxido de carbono + água + energia;
energia do catabolismo + ADP + P → ATP
A molécula de ATP formada desta forma, então, absorveu a energia previamente armazenada na molécula de açúcar. Sempre que uma célula necessita de energia para algum processo, pode obtê-la de uma molécula de ATP.
O inverso do processo mostrado acima também ocorre dentro das células. Ou seja, a energia de uma molécula de ATP pode ser usada para juntar moléculas mais simples para fazer moléculas mais complexas. Por exemplo, suponha que uma célula precisa reparar uma quebra na sua parede celular. Para fazer isso, ela precisará produzir novas moléculas de proteína. Essas moléculas proteicas podem ser feitas a partir de aminoácidos na piscina metabólica. Uma molécula de proteína consiste em centenas ou milhares de moléculas de aminoácidos unidas umas às outras:
Aminoácido 1 + aminoácido 2 + aminoácido 3 + (e assim por diante) → a proteína
A energia necessária para formar todas as novas ligações químicas necessárias para manter as unidades de aminoácidos juntas vem das moléculas ATP. Em outras palavras:
energia de ATP + muitos aminoácidos → molécula de proteína
As reacções pelas quais um composto é metabolizado diferem para vários nutrientes. Além disso, podem estar envolvidos outros portadores de energia além do ATP. Por exemplo, o composto conhecido como nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADPH) também está envolvido no catabolismo e anabolismo de várias substâncias. O esquema geral mostrado acima, no entanto, aplica-se a todas as reacções metabólicas.