Anabolismo: funções, processos, diferenças com catabolismo - Ciência - 2023

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o anabolismo É uma divisão do metabolismo que inclui reações de formação de moléculas grandes a partir de outras menores. Para que essa série de reações ocorra, é necessária uma fonte de energia e, geralmente, é o ATP (trifosfato de adenosina).

O anabolismo e seu inverso metabólico, o catabolismo, são agrupados em uma série de reações denominadas vias metabólicas ou vias orquestradas e reguladas principalmente por hormônios. Cada pequeno passo é controlado para que ocorra uma transferência gradual de energia.

Os processos anabólicos podem pegar as unidades básicas que compõem as biomoléculas - aminoácidos, ácidos graxos, nucleotídeos e monômeros de açúcar - e gerar compostos mais complicados, como proteínas, lipídios, ácidos nucleicos e carboidratos como produtores finais de energia.

Características

Metabolismo é um termo que abrange todas as reações químicas que ocorrem dentro do corpo. A célula se assemelha a uma fábrica microscópica onde as reações de síntese e degradação ocorrem constantemente.

Os dois objetivos do metabolismo são: primeiro, usar a energia química armazenada nos alimentos e, segundo, substituir 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. Em caso de deficiência, o corpo pode usar proteínas para compensar a deficiência.

Além disso, os processos de regeneração estão intimamente ligados ao anabolismo. A regeneração do tecido é uma condição sine qua non para manter um corpo saudável e funcionando corretamente. O anabolismo é responsável pela produção de todos os compostos celulares que os mantêm funcionando.

Existe um equilíbrio delicado na célula entre os processos metabólicos. Moléculas grandes podem ser quebradas em seus menores componentes por reações catabólicas e o processo reverso - do pequeno ao grande - pode ocorrer por meio do anabolismo.

Processos anabólicos

O anabolismo inclui, de maneira geral, todas as reações catalisadas por enzimas (pequenas moléculas de proteínas que aceleram a velocidade das reações químicas em várias ordens de magnitude) responsáveis pela "construção" ou síntese de componentes celulares.

A visão geral das vias anabólicas inclui as seguintes etapas: Moléculas simples que participam como intermediárias no ciclo de Krebs são aminadas ou transformadas quimicamente em aminoácidos. Mais tarde, eles são montados 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 corpo e suas rotas de síntese serão brevemente descritos abaixo:

Síntese de ácidos graxos

Os lipídios são biomoléculas altamente heterogêneas, capazes de gerar grande quantidade de energia quando oxidadas, principalmente as moléculas de triacilglicerol.

Os ácidos graxos são os lipídios arquetípicos. Eles são formados por uma cabeça e uma cauda feitas de hidrocarbonetos. Estes podem ser insaturados ou saturados, dependendo de terem ou não ligações duplas na cauda.

Os lipídeos são componentes essenciais de todas as membranas biológicas, além de participarem como substância de reserva.

Os ácidos graxos são sintetizados no citoplasma da célula a partir de uma molécula precursora chamada malonil-CoA, derivada do acetil-CoA e do bicarbonato. Essa 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 resíduo.

-O segundo passo é a redução do acetoacetil-ACP, pelo NADPH a D-3-hidroxibutiril-ACP.

- Ocorre uma reação de desidratação subsequente que converte o produto anterior (D-3-hidroxibutiril-ACP) em crotonil-ACP.

-Finalmente, o crotonil-ACP é reduzido e o produto final é o butiril-ACP.

Síntese de colesterol

O colesterol é um esterol com um núcleo típico de esteranos de 17 carbonos. Tem diferentes papéis na fisiologia, pois atua como precursor de uma variedade de moléculas como os ácidos biliares, diversos hormônios (inclusive sexuais) e é essencial para a síntese da vitamina D.

A síntese ocorre no citoplasma da célula, principalmente nas células do fígado. Essa via anabólica tem três fases: primeiro se forma a unidade de isopreno, depois ocorre a assimilação progressiva das unidades para dar origem ao esqualeno, este passa para o lanosterol e, por fim, obtém-se o colesterol.

A atividade das enzimas nesta via é regulada principalmente pela proporção relativa dos hormônios insulina: glucagon. À medida que essa proporção aumenta, a atividade da via aumenta proporcionalmente.

Síntese de Nucleotídeos

Os ácidos nucléicos são DNA e RNA, o primeiro contém todas as informações necessárias para o desenvolvimento e manutenção dos organismos vivos, enquanto o segundo complementa as funções do DNA.

Tanto o DNA quanto o RNA são compostos por 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 de purinas e pirimidinas é 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 nucléico

Os nucleotídeos devem ser unidos em longas cadeias de DNA ou RNA para 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 sequências idênticas é a DNA polimerase. Esta enzima não pode iniciar a síntese de novoPortanto, um pequeno fragmento de DNA ou RNA denominado primer deve participar, o que permite a formação da cadeia.

Este evento requer a participação de enzimas adicionais. A helicase, por exemplo, ajuda a abrir a dupla hélice do DNA para que a polimerase possa atuar e a topoisomerase seja capaz de modificar a topologia do DNA, seja por emaranhamento ou desemaranhamento.

Da mesma forma, a RNA polimerase participa da síntese de RNA a partir de uma molécula de DNA. Ao contrário do processo anterior, a síntese de RNA não requer o primer mencionado.

Síntese proteíca

A síntese de proteínas é um evento crucial em todos os organismos vivos. As proteínas realizam uma ampla variedade de funções, como transportar substâncias ou desempenhar o papel de proteínas estruturais.

De acordo com o “dogma” central da biologia, depois que o DNA é copiado em RNA mensageiro (conforme descrito na seção anterior), ele é, por sua vez, traduzido pelos ribossomos em um polímero de aminoácidos. No RNA, cada trinca (três nucleotídeos) é interpretado como um dos vinte aminoácidos.

A síntese ocorre no citoplasma da célula, onde se encontram os ribossomos. O processo ocorre em quatro fases: ativação, iniciação, alongamento e término.

A ativação consiste na ligação de um determinado aminoácido ao seu RNA de transferência correspondente. A iniciação envolve a ligação do ribossomo à porção terminal 3 'do RNA mensageiro, auxiliada por "fatores de iniciação".

O alongamento envolve a adição de aminoácidos de acordo com a mensagem do RNA. Finalmente, o processo para 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 repetitivas de glicose. Atua como uma substância de reserva de energia e é abundante principalmente no fígado e nos músculos.

A rota de síntese é chamada de glicogênese e requer a participação da enzima glicogênio sintase, ATP e UTP. A via começa com a fosforilação da glicose em glicose-6-fosfato e depois em glicose-1-fosfato. A próxima etapa envolve a adição de um UDP para produzir UDP-glicose e fosfato inorgânico.

A molécula de UDP-glicose adiciona à cadeia de glicose por meio de uma ligação alfa 1-4, liberando o nucleotídeo UDP. No caso de ocorrerem ramificações, elas serão formadas por ligações alfa 1-6.

Síntese de aminoácidos

Os aminoácidos são unidades que constituem 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 todos os 20 tipos. Por exemplo, os humanos só podem sintetizar 11, os 9 restantes devem ser incorporados à dieta.

Cada aminoácido tem seu próprio caminho. No entanto, são provenientes de moléculas precursoras como alfa-cetoglutarato, oxaloacetato, 3-fosfoglicerato, piruvato, entre outras.

Regulação do anabolismo

Como mencionamos anteriormente, o metabolismo é regulado por substâncias chamadas hormônios, secretadas por tecidos especializados, sejam 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 refeições ricas em carboidratos, a insulina atua como um estimulante das vias anabólicas.

Assim, o hormônio é responsável por ativar os processos que permitem a síntese de substâncias de armazenamento como as gorduras ou o glicogênio.

Existem períodos da vida em que predominam os processos anabólicos, como a infância, a adolescência, durante a gravidez ou durante os treinos voltados para o crescimento muscular.

Diferenças com catabolismo

Todos os processos e reações químicas que ocorrem em nosso corpo - especificamente dentro de nossas células - são globalmente conhecidos como metabolismo. Podemos crescer, desenvolver, reproduzir e manter o calor corporal graças a essa série de eventos altamente controlados.

Síntese versus degradação

O 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 nosso corpo é capaz de "quebrá-las" em unidades menores durante o processo de digestão.

Por exemplo, proteínas (que podem vir de carne ou ovos, por exemplo) são quebradas em seus componentes principais: aminoácidos. Da mesma forma, os carboidratos podem ser processados em unidades menores de açúcar, geralmente glicose, um dos carboidratos mais usados 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 necessita.

O processo de desintegração e obtenção de energia é denominado catabolismo, enquanto a formação de novas moléculas mais complexas é anabolismo. Assim, os processos de síntese estão associados ao anabolismo e os processos de degradação ao catabolismo.

Como regra mnemônica, podemos usar o "c" na palavra catabolismo e relacioná-lo com a palavra "cortar".

Utilização de energia

Os processos anabólicos requerem energia, enquanto os processos de degradação produzem essa energia, principalmente na forma de ATP - conhecida como a moeda energética da célula.

Essa energia vem de processos catabólicos. Vamos imaginar que temos um baralho de cartas, se temos todas as cartas empilhadas ordenadamente e as jogamos no chão, elas fazem isso espontaneamente (análogo ao catabolismo).

Porém, caso queiramos ordená-los novamente, devemos aplicar energia ao sistema e coletá-los do solo (anabolismo).

Em alguns casos, as vias catabólicas precisam de uma "injeção de energia" em seus primeiros passos para dar início ao processo. Por exemplo, glicólise ou glicólise é a quebra da glicose. Esta via requer o uso de duas moléculas de ATP para começar.

Equilíbrio entre anabolismo e catabolismo

Para manter um metabolismo saudável e adequado, deve haver um equilíbrio entre os processos de anabolismo e catabolismo. Caso os processos anabólicos excedam o 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 passa por adversidades, chame-as de doenças ou períodos de jejum prolongado, o metabolismo se concentra nas vias de degradação e entra em um estado catabólico.

Referências

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