Anabolismo: funções, processos anabólicos, diferenças com o catabolismo
O anabolismo é uma divisão do metabolismo que inclui reações de formação de moléculas grandes a partir de moléculas menores. Para que esta série de reações ocorra, é necessária uma fonte de energia e, geralmente, é o ATP (adenosina trifosfato).
O anabolismo, e seu metabolismo inverso, o catabolismo, agrupam-se em uma série de reações chamadas vias metabólicas ou rotas orquestradas e reguladas principalmente por hormônios. Cada pequeno passo é controlado para que ocorra uma transferência gradual de energia.
Os processos anabólicos podem tomar as unidades básicas que compõem as biomoléculas - aminoácidos, ácidos graxos, nucleotídeos e monômeros de açúcar - e gerar compostos mais complicados, como proteínas, lipídios, ácidos nucléicos e carboidratos como produtor final de energia.
Funções
Metabolismo é um termo que engloba todas as reações químicas que ocorrem dentro do corpo. A célula se parece com uma fábrica microscópica onde reações de síntese e degradação estão ocorrendo permanentemente.
Os dois objetivos do metabolismo são: primeiro, usar a energia química armazenada na comida e, segundo, substituir as estruturas ou substâncias que não funcionam mais no corpo. Esses eventos ocorrem de acordo com as necessidades específicas de cada organismo e são dirigidos por mensageiros químicos chamados hormônios.
A energia vem principalmente das gorduras e carboidratos que consumimos nos alimentos. Caso haja uma deficiência, o corpo pode usar as proteínas para compensar a falta.
Da mesma forma, os processos de regeneração estão intimamente ligados ao anabolismo. A regeneração dos tecidos é uma condição sine qua non para manter um organismo saudável e funcionar adequadamente. O anabolismo é responsável por produzir todos os compostos celulares que os mantêm em funcionamento.
Há um equilíbrio delicado na célula entre os processos metabólicos. Moléculas grandes podem ser degradadas em seus componentes menores por reações catabólicas e o processo oposto - de pequeno a grande - pode ocorrer pelo anabolismo.
Processos anabolizantes
O anabolismo inclui, de maneira geral, todas as reações catalisadas por enzimas (pequenas moléculas de natureza protéica que aceleram a velocidade das reações químicas em várias ordens de magnitude) responsáveis pela "construção" ou síntese de componentes celulares.
A visão geral das rotas anabólicas inclui as seguintes etapas: as moléculas simples que participam como intermediários no ciclo de Krebs são aminoácidos ou quimicamente transformadas em aminoácidos. Mais tarde, eles são reunidos em moléculas mais complexas.
Esses processos requerem energia química, proveniente do catabolismo. Entre os processos anabólicos mais importantes estão: síntese de ácidos graxos, síntese de colesterol, síntese de ácidos nucléicos (DNA e RNA), síntese de proteínas, síntese de glicogênio e síntese de aminoácidos.
O papel dessas moléculas no organismo e suas rotas de síntese serão brevemente descritas abaixo:
Síntese de ácidos graxos
Lipídios são biomoléculas muito heterogêneas capazes de gerar uma grande quantidade de energia quando são oxidadas, particularmente as moléculas de triacilglicerol.
Os ácidos graxos são os lipídios arquetípicos. Eles consistem de uma cabeça e uma cauda formada por hidrocarbonetos. Estes podem ser insaturados ou saturados, dependendo de terem ou não ligações duplas na cauda.
Os lipídios são os componentes essenciais de todas as membranas biológicas, além de participarem como uma substância de reserva.
Os ácidos graxos são sintetizados no citoplasma da célula a partir de uma molécula precursora chamada malonil-CoA, de acetil-CoA e bicarbonato. Esta molécula doa três átomos de carbono para iniciar o crescimento do ácido graxo.
Após a formação do malonil, a reação de síntese continua em quatro etapas essenciais:
-A condensação de acetil-ACP com malonil-ACP, uma reação que produz acetoacetil-ACP e libera dióxido de carbono como uma substância residual.
-O segundo passo é a redução de acetoacetil-ACP, por NADPH para D-3-hidroxibutiril-ACP.
- Subsequentemente ocorre uma reação de desidratação que converte o produto anterior (D-3-hidroxibutiril-ACP) em crotonil-ACP.
-Finalmente, o crotonil-ACP é reduzido e o produto final é butiril-ACP.
Síntese de colesterol
O colesterol é um esterol com um núcleo típico de 17 carbonos. Tem diferentes papéis na fisiologia, pois atua como um precursor para uma variedade de moléculas, como ácidos biliares, diferentes hormônios (incluindo sexo) e é essencial para a síntese de vitamina D.
A síntese ocorre no citoplasma da célula, principalmente nas células do fígado. Esta rota anabólica tem três fases: primeiro forma-se a unidade de isopreno, então ocorre a assimilação progressiva das unidades para originar o esqualeno, isso acontece com o lanosterol e finalmente o colesterol é obtido.
A atividade das enzimas nesta via é regulada principalmente pela proporção relativa dos hormônios insulina: glucagon. À medida que esta proporção aumenta, aumenta proporcionalmente a atividade da estrada.
Síntese de nucleotídeos
Ácidos nucléicos são DNA e RNA, o primeiro contém todas as informações necessárias para o desenvolvimento e manutenção de organismos vivos, enquanto o segundo complementa as funções do DNA.
Tanto o DNA quanto o RNA são compostos de longas cadeias de polímeros cuja unidade fundamental são os nucleotídeos. Os nucleotídeos, por sua vez, são compostos de um açúcar, um grupo fosfato e uma base nitrogenada. O precursor das purinas e pirimidinas é a ribose-5-fosfato.
Purinas e pirimidinas são produzidas no fígado a partir de precursores como dióxido de carbono, glicina, amônia, entre outros.
Síntese de ácido nucleico
Os nucleotídeos devem ser unidos em longas cadeias de DNA ou RNA, a fim de cumprir sua função biológica. O processo envolve uma série de enzimas que catalisam as reações.
A enzima responsável por copiar o DNA para gerar mais moléculas de DNA com seqüências idênticas é a DNA polimerase. Esta enzima não pode iniciar a síntese de novo, portanto, um pequeno fragmento de DNA ou RNA chamado de primer que permite a formação da cadeia deve participar.
Este evento requer a participação de enzimas adicionais. A helicase, por exemplo, ajuda a abrir a dupla hélice do DNA, de modo que a polimerase possa agir e a topoisomerase seja capaz de modificar a topologia do DNA, seja por meio de enredar ou desemaranhar.
Da mesma forma, a RNA polimerase participa da síntese de RNA de uma molécula de DNA. Ao contrário do processo anterior, a síntese de RNA não requer o primer acima mencionado.
Síntese de proteínas
A síntese de proteínas é um evento crucial em todos os organismos vivos. As proteínas desempenham uma ampla variedade de funções, como o transporte de substâncias ou o papel das proteínas estruturais.
De acordo com o "dogma" central da biologia, depois que o DNA é copiado para o RNA mensageiro (como descrito na seção anterior), este, por sua vez, é traduzido pelos ribossomos em um polímero de aminoácidos. No RNA, cada tripleto (três nucleotídeos) é interpretado como um dos vinte aminoácidos.
A síntese ocorre no citoplasma da célula, onde os ribossomos estão localizados. O processo ocorre em quatro fases: ativação, iniciação, alongamento e terminação.
A ativação consiste na ligação de um determinado aminoácido ao RNA de transferência que corresponde a ele. A iniciação envolve a ligação do ribossoma à porção terminal 3 'do RNA mensageiro, assistida pelos "fatores de iniciação".
O alongamento envolve a adição de aminoácidos de acordo com a mensagem de RNA. Finalmente, o processo pára com uma sequência específica no RNA mensageiro, chamada de preservativos de terminação: UAA, UAG ou UGA.
Síntese de glicogênio
O glicogênio é uma molécula composta de unidades repetidas de glicose. Ele atua como uma substância de reserva de energia e é amplamente abundante no fígado e músculo.
A rota de síntese é chamada glicogengênese e requer a participação da enzima glicogênio sintase, ATP e UTP. O caminho começa com a fosforilação da glicose até a glicose-6-fosfato e depois passa para o glicose-1-fosfato. O próximo passo envolve a adição de um UDP para produzir UDP-glicose e fosfato inorgânico.
A molécula de glicose UDP é adicionada à cadeia de glicose por meio de uma ligação alfa 1-4, liberando o nucleotídeo UDP. No caso de ocorrer ramificações, elas são formadas por links alfa 1-6.
Síntese de aminoácidos
Os aminoácidos são unidades que compõem as proteínas. Na natureza existem 20 tipos, cada um com propriedades físicas e químicas únicas que determinam as características finais da proteína.
Nem todos os organismos podem sintetizar os 20 tipos. Por exemplo, o ser humano só pode sintetizar 11, os 9 restantes devem ser incorporados à dieta.
Cada aminoácido tem sua rota particular. No entanto, eles vêm de moléculas precursoras como o alfa-cetoglutarato, oxaloacetato, 3-fosfoglicerato, piruvato, entre outros.
Regulação do anabolismo
Como mencionado anteriormente, o metabolismo é regulado por substâncias chamadas hormônios, secretadas por tecidos especializados, sejam eles glandulares ou epiteliais. Estes funcionam como mensageiros e sua natureza química é bastante heterogênea.
Por exemplo, a insulina é um hormônio secretado pelo pâncreas e tem um efeito importante no metabolismo. Após as refeições ricas em carboidratos, a insulina funciona como um estimulante das vias anabólicas.
Assim, o hormônio é responsável por ativar os processos que permitem a síntese de substâncias de armazenamento, como gorduras ou glicogênio.
Há períodos de vida em que predominam os processos anabólicos, como a infância, a adolescência, durante a gravidez ou durante o treinamento focado no crescimento dos músculos.
Diferenças com o catabolismo
Todos os processos e reações químicas que ocorrem dentro do nosso corpo - especificamente dentro de nossas células - são mundialmente conhecidos como metabolismo. Podemos crescer, desenvolver, reproduzir e manter o calor corporal graças a esta série de eventos altamente controlados.
Síntese versus degradação
Metabolismo envolve o uso de biomoléculas (proteínas, carboidratos, lipídios ou gorduras e ácidos nucléicos) para manter todas as reações essenciais de um sistema vivo.
A obtenção dessas moléculas vem dos alimentos que consumimos diariamente e nossos corpos são capazes de "desintegrá-los" em unidades menores durante o processo de digestão.
Por exemplo, proteínas (que podem vir de carne ou ovos, por exemplo) são fragmentadas em seus componentes principais: aminoácidos. Da mesma forma, podemos processar carboidratos em unidades menores de açúcar, geralmente em glicose, um dos carboidratos mais utilizados pelo nosso corpo.
Nosso corpo é capaz de usar essas pequenas unidades - aminoácidos, açúcares, ácidos graxos, entre outros - para construir novas moléculas maiores na configuração que nosso corpo precisa.
O processo de desintegração e obtenção de energia é chamado de catabolismo, enquanto a formação de novas moléculas mais complexas é o anabolismo. Assim, os processos de síntese estão associados ao anabolismo e aos de degradação com catabolismo.
Como uma regra mnemônica, podemos usar o "c" da palavra catabolismo e relacioná-la à palavra "corte".
Uso de energia
Os processos anabólicos requerem energia, enquanto os processos de degradação produzem essa energia, principalmente na forma de ATP - conhecida como a moeda de energia da célula.
Essa energia vem de processos catabólicos. Imagine que temos um baralho de cartas, se temos todas as cartas empilhadas ordenadamente e as jogamos no chão, elas o fazem espontaneamente (analogamente ao catabolismo).
No entanto, caso desejemos ordená-los novamente, devemos aplicar energia ao sistema e coletá-los do solo (análogo ao anabolismo).
Em alguns casos, as rotas catabólicas precisam de uma "injeção de energia" em seus primeiros passos para alcançar o início do processo. Por exemplo, glicólise ou glicólise é a degradação da glicose. Esta rota requer o uso de duas moléculas de ATP para começar.
Equilíbrio entre anabolismo e catabolismo
Para manter um metabolismo saudável e adequado, é necessário um equilíbrio entre os processos de anabolismo e catabolismo. Caso os processos de anabolismo superem os do catabolismo, os eventos de síntese são os que prevalecem. Em contraste, quando o corpo está recebendo mais energia do que o necessário, as vias catabólicas predominam.
Quando o corpo vivencia situações de adversidade, chame-se de doenças ou períodos prolongados de jejum, o metabolismo se concentra em caminhos de degradação e entra em um estado catabólico.
