Energia Metabólica: Tipos, Fontes e Transformação - Ciência - 2023

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o energia metabólica É a energia que todos os seres vivos obtêm da energia química contida nos alimentos (ou nutrientes). Essa energia é basicamente a mesma para todas as células; entretanto, a forma de obtê-lo é muito diversa.

O alimento é composto por uma série de biomoléculas de vários tipos, que possuem energia química armazenada em suas ligações. Dessa forma, os organismos podem aproveitar a energia armazenada nos alimentos e, em seguida, usar essa energia em outros processos metabólicos.

Todos os organismos vivos precisam de energia para crescer e se reproduzir, manter suas estruturas e responder ao meio ambiente. O metabolismo engloba os processos químicos que sustentam a vida e que permitem aos organismos transformar a energia química em energia útil para as células.

Em animais, o metabolismo decompõe carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos para fornecer energia química. Por sua vez, as plantas convertem a energia luminosa do Sol em energia química para sintetizar outras moléculas; eles fazem isso durante o processo de fotossíntese.

Tipos de reações metabólicas

O metabolismo compreende vários tipos de reações que podem ser agrupadas em duas grandes categorias: as reações de degradação de moléculas orgânicas e as reações de síntese de outras biomoléculas.

As reações de degradação metabólica constituem o catabolismo celular (ou reações catabólicas). Eles envolvem a oxidação de moléculas ricas em energia, como glicose e outros açúcares (carboidratos). Como essas reações liberam energia, são chamadas de exergônicas.

Em contraste, as reações de síntese constituem o anabolismo celular (ou reações anabólicas). Estas realizam processos de redução de moléculas para formar outras ricas em energia armazenada, como o glicogênio. Como essas reações consomem energia, são chamadas de endergônicas.

Fontes de energia metabólica

As principais fontes de energia metabólica são as moléculas de glicose e os ácidos graxos. Estas constituem um grupo de biomoléculas que podem ser rapidamente oxidadas para obter energia.

As moléculas de glicose vêm principalmente de carboidratos ingeridos na dieta, como arroz, pão, macarrão, entre outros derivados de vegetais ricos em amido. Quando há pouca glicose no sangue, ela também pode ser obtida a partir de moléculas de glicogênio armazenadas no fígado.

Durante o jejum prolongado, ou em processos que exigem gasto adicional de energia, é necessário obter essa energia a partir dos ácidos graxos que são mobilizados do tecido adiposo.

Esses ácidos graxos passam por uma série de reações metabólicas que os ativam e permitem seu transporte para o interior da mitocôndria, onde serão oxidados. Esse processo é chamado de β-oxidação de ácidos graxos e fornece até 80% de energia adicional nessas condições.

Proteínas e gorduras são a última reserva para sintetizar novas moléculas de glicose, principalmente em casos de jejum extremo. Essa reação é do tipo anabólico e é conhecida como gliconeogênese.

Processo de transformação de energia química em energia metabólica

Moléculas de alimentos complexos, como açúcares, gorduras e proteínas, são fontes ricas de energia para as células, porque grande parte da energia usada para fazer essas moléculas é literalmente armazenada nas ligações químicas que as mantêm unidas.

Os cientistas podem medir a quantidade de energia armazenada nos alimentos usando um dispositivo chamado calorímetro bomba. Com essa técnica, o alimento é colocado dentro do calorímetro e aquecido até queimar. O excesso de calor liberado pela reação é diretamente proporcional à quantidade de energia contida no alimento.

A realidade é que as células não funcionam como calorímetros. Em vez de queimar energia em uma grande reação, as células liberam a energia armazenada nas moléculas de seus alimentos lentamente, por meio de uma série de reações de oxidação.

Oxidação

A oxidação descreve um tipo de reação química em que os elétrons são transferidos de uma molécula para outra, alterando a composição e o conteúdo de energia das moléculas doadoras e aceitadoras. As moléculas dos alimentos atuam como doadoras de elétrons.

Durante cada reação de oxidação envolvida na decomposição do alimento, o produto da reação tem um conteúdo de energia menor do que a molécula doadora que o precedeu no caminho.

Ao mesmo tempo, as moléculas aceitadoras de elétrons capturam parte da energia perdida da molécula do alimento durante cada reação de oxidação e a armazenam para uso posterior.

Eventualmente, quando os átomos de carbono em uma molécula orgânica complexa são completamente oxidados (no final da cadeia de reação), eles são liberados como dióxido de carbono.

As células não usam a energia das reações de oxidação assim que ela é liberada. O que acontece é que eles o convertem em pequenas moléculas ricas em energia, como ATP e NADH, que podem ser usadas em toda a célula para aumentar o metabolismo e construir novos componentes celulares.

Energia em espera

Quando a energia é abundante, as células eucarióticas criam moléculas maiores e ricas em energia para armazenar esse excesso de energia.

Os açúcares e gorduras resultantes são mantidos em depósitos dentro das células, alguns dos quais são grandes o suficiente para serem visíveis em micrografias eletrônicas.

As células animais também podem sintetizar polímeros ramificados de glicose (glicogênio), que por sua vez se agregam em partículas que podem ser observadas por microscopia eletrônica. Uma célula pode mobilizar rapidamente essas partículas sempre que precisar de energia rápida.

No entanto, em circunstâncias normais, os humanos armazenam glicogênio suficiente para fornecer energia para um dia. As células vegetais não produzem glicogênio, mas sim diferentes polímeros de glicose, conhecidos como amidos, que são armazenados em grânulos.

Além disso, as células vegetais e animais economizam energia, desviando a glicose nas vias de síntese de gordura. Um grama de gordura contém quase seis vezes a energia da mesma quantidade de glicogênio, mas a energia da gordura está menos disponível do que a do glicogênio.

Ainda assim, cada mecanismo de armazenamento é importante porque as células precisam de estoques de energia de curto e longo prazo.

As gorduras são armazenadas em gotículas no citoplasma das células. Os humanos geralmente armazenam gordura suficiente para alimentar suas células por várias semanas.

Referências

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