As células são as menores unidades de seres vivos que possuem todas as propriedades associadas à vida. Uma dessas características definidoras é metabolismo, ou o uso de moléculas ou energia coletada do meio ambiente para realizar as reações bioquímicas necessárias para permanecer vivo e, em última análise, reproduzir-se.
Os processos metabólicos, muitas vezes chamados de vias metabólicas, podem ser divididos naqueles que são anabólico, ou que envolvem a síntese de novas moléculas, e aquelas que são catabólico, que envolvem a quebra de moléculas existentes.
Coloquialmente, os processos anabólicos tratam de construir uma casa e substituir coisas como janelas e calhas conforme necessário, e os processos catabólicos tratam de retirar pedaços gastos ou quebrados da casa para meio-fio. Se isso for feito em conjunto no ritmo certo, a casa existirá no estado mais estável possível, mas nunca passivamente.
Visão geral do metabolismo
As células e os tecidos que elas formam estão continuamente em processo "bidirecional"
metabolismo, o que significa que enquanto algumas coisas estão fluindo na direção anabólica, outras estão indo na direção oposta.Isso talvez seja mais evidente no nível de organismos inteiros: se você estiver queimando glicose enquanto corre para alcançar seu cão (processo catabólico), o corte de papel em sua mão do dia anterior continua a cicatrizar (processo anabólico). Mas a mesma dicotomia está em ação nas células individuais.
As reações celulares são catalisadas por moléculas de proteínas globulares especiais chamadas enzimas, que por definição participam de reações químicas sem se alterarem no final. Eles aceleram muito as reações - às vezes por um fator de bem mais de mil - e, portanto, funcionam como catalisadores.
Reações anabólicas geralmente requerem uma entrada de energia e são, portanto, endotérmico (traduzido livremente, "calor para o interior"). Isso faz sentido; você não pode crescer ou construir músculos a menos que coma, com sua ingestão de alimentos geralmente escalando para a intensidade e duração de uma determinada atividade.
Reações catabólicas são normalmente exotérmico ("calor para o exterior") e libera energia, grande parte da qual é aproveitada pela célula na forma de trifosfato de adenosina (ATP) e usado para outros processos metabólicos.
Substratos do Metabolismo
Os principais elementos estruturais do corpo e as moléculas de que necessita para combustível, além do crescimento e substituição de tecidos são compostos por monômeros, ou pequenas unidades repetidas dentro de um todo maior, chamado de polímero.
Essas unidades podem ser idênticas, como acontece com as moléculas de glicose dispostas em longas cadeias de combustível de armazenamento glicogênio, ou eles podem ser semelhantes e vir em "sabores", como com ácidos nucleicos e os nucleotídeos que os constituem.
Os três maiores macronutriente aulas de macro moléculas em nutrição humana, chamado carboidratos, proteínas e gorduras, cada um consiste em seu próprio tipo de monômero.
A glicose é o substrato fundamental de toda a vida na Terra, com cada célula viva capaz de metabolizá-la para obter energia. Como observado, as moléculas de glicose podem ser ligadas em "cadeias" para formar glicogênio, que em humanos é encontrado principalmente no músculo e no fígado. As proteínas consistem em monômeros retirados de um saco de 20 diferentes aminoácidos.
As gorduras não são polímeros porque consistem em três ácidos graxos ligada a uma "espinha dorsal" da molécula de três carbonos glicerol. Quando eles crescem ou encolhem, isso ocorre por meio da adição ou remoção de átomos nas extremidades das cadeias de ácidos graxos, um pouco como um "E" maiúsculo com a parte vertical permanecendo do mesmo tamanho, mas as barras horizontais variando em comprimento.
O que é metabolismo anabólico?
Considere receber uma caixa de blocos de construção de brinquedo de tamanho ilimitado. Muitos são idênticos, exceto em sua cor; outros são de tamanhos diferentes, mas podem ser unidos; outros ainda não se destinam a se conectar, independentemente da configuração que você selecionar. Você pode criar construções idênticas que incluem, digamos, três a cinco peças e vinculá-las de forma que as junções dessas construções também sejam idênticas.
Este é essencialmente o metabolismo anabólico em ação. Os grupos individuais de três a cinco peças de brinquedo representam "monômeros" e o produto acabado é análogo a "polímero." E nas células, em vez de suas mãos fazerem o trabalho de colocar as peças juntas, as enzimas guiam o processar. Em ambos os casos, o aspecto chave é uma entrada de energia para gerar moléculas de maior complexidade (e geralmente de maior tamanho também).
Exemplos de processos anabólicos incluem, além da síntese de proteínas, gliconeogênese (a síntese de glicose de vários substratos a montante), a síntese de ácidos graxos, lipogênese (a síntese de gorduras a partir de ácidos graxos e glicerol) e a formação de ureia e corpos cetônicos.
O que é metabolismo catabólico?
Na maioria das vezes, os processos catabólicos, no nível das reações individuais, não são simplesmente as reações anabólicas correspondentes executadas ao contrário, embora muitas delas sejam iguais. Normalmente, diferentes enzimas estão envolvidas.
Por exemplo, a primeira etapa em glicolise (o catabolismo da glicose) é a adição de um grupo fosfato à glicose, cortesia da enzima hexoquinase, para formar glicose-6-fosfato. Mas a etapa final da gliconeogênese, a remoção do fosfato da glicose-6-fosfato para formar glicose, é catalisada pela glicose-6-fosfatase.
Outros processos catabólicos vitais que ocorrem em seu corpo são glicogenólise (a quebra de glicogênio no músculo ou fígado), lipólise (a remoção de ácidos graxos do glicerol), beta-oxidação (a "queima" de ácidos graxos) e a degradação de cetonas, proteínas ou aminoácidos individuais.
Manter um equilíbrio entre o metabolismo anabólico e catabólico
Manter o corpo em sintonia com suas necessidades em tempo real requer um alto grau de capacidade de resposta e coordenação. As taxas de reações anabólicas e catabólicas podem ser controladas variando a quantidade de enzima ou substrato mobilizado para uma determinada parte da célula, ou por inibição de feedback, em que o acúmulo de um produto sinaliza para que a reação a montante prossiga mais lentamente.
Além disso, e mais importante do ponto de vista da visualização do metabolismo de forma holística, os substratos de uma via dos macronutrientes podem ser desviados para outra, conforme necessário.
Um exemplo dessa integração de vias é que os aminoácidos alanina e glutamina, além de servirem como blocos de construção das proteínas, também podem entrar na gliconeogênese. Para que isso aconteça, eles precisam liberar seu nitrogênio, que é manipulado por enzimas chamadas transaminases.
- O glicerol, um produto da lipólise, também pode entrar na via da gliconeogênese, que é uma maneira de, de uma forma geral, obter açúcar da gordura. Até o momento, entretanto, não há evidências de que produtos da oxidação de ácidos graxos possam entrar na gliconeogênese.
Exercício físico: crescimento muscular e perda de gordura
A aptidão física é uma grande preocupação pública em países onde as pessoas geralmente podem se dar ao luxo de exercícios opcionais.
Muitas das modalidades comuns são voltadas fortemente na direção de um processo ou outro, como levantar pesos para construir massa muscular (anabolizante exercícios) ou usando um treinador elíptico ou esteira para "cardio" e derramamento de massa corporal magra ou gordurosa (ou peso corporal) para perda de peso (catabólico exercícios).
Um exemplo de ambos os sistemas em ação é um corredor de maratona se preparando para uma corrida de 42,2 km (26,2 milhas). Na semana anterior, muitas pessoas intencionalmente engordaram com alimentos ricos em carboidratos enquanto descansavam para o esforço.
Devido ao seu treinamento diário de corrida e à constante necessidade de substituir o combustível catabolizado, esses atletas apresentam níveis elevados da atividade da enzima glicogênio sintase, que permite que seus músculos e fígado sintetizem glicogênio com avidez.
Durante a maratona, este glicogênio é convertido em glicose para alimentar o corredor por horas a fio, embora estes atletas normalmente ingerem fontes de glicose (por exemplo, bebidas esportivas) durante todo o evento, bem como para evitar "atingir o muro."
- A incapacidade do corpo de gerar glicose a partir de ácidos graxos é a razão pela qual os carboidratos são considerados críticos para exercícios sustentados de alta intensidade, uma vez que a beta-oxidação dos ácidos graxos não resulta em ATP suficiente para acompanhar necessidades metabólicas.