O anabolismo é uma divisão do metabolismo, incluindo reacções de formação de grandes moléculas de menores. Para que essa série de reações ocorra, é necessária uma fonte de energia e, geralmente, é ATP (trifosfato de adenosina).
O anabolismo e seu inverso metabólico, o catabolismo , são agrupados 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 levar 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 produtores finais de energia.
Funções
Metabolismo é um termo que engloba todas as reações químicas que ocorrem dentro do corpo. A célula se assemelha a uma fábrica microscópica onde reações de síntese e degradação ocorrem constantemente.
Os dois objetivos do metabolismo são: primeiro, use a energia química armazenada nos alimentos e, em segundo lugar, substitua estruturas ou substâncias que não funcionam mais no corpo. Esses eventos ocorrem de acordo com as necessidades específicas de cada organismo e são direcionados por mensageiros químicos chamados hormônios.
A energia vem principalmente das gorduras e carboidratos que consumimos nos alimentos. Caso haja alguma 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 de tecidos é uma condição sine qua non para manter um organismo saudável e funcionando adequadamente. O anabolismo é responsável pela produção de todos os compostos celulares que os mantêm funcionando.
Há um delicado equilíbrio na célula entre processos metabólicos. Grandes moléculas podem ser degradadas em seus componentes menores por reações catabólicas e o processo oposto – de pequeno a grande – pode ocorrer por anabolismo.
Processos anabólicos
O anabolismo geralmente inclui todas as reações catalisadas por enzimas (pequenas moléculas de proteína que aceleram a velocidade das reações químicas por 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. Posteriormente, estes 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 nucleicos ( DNA e RNA ), síntese de proteínas, síntese de glicogênio e síntese de aminoácidos.
O papel dessas moléculas no organismo e suas rotas sintéticas será brevemente descrito abaixo:
Síntese de ácidos graxos
Os lipídios são biomoléculas muito heterogêneas, capazes de gerar uma grande quantidade de energia quando oxidados, particularmente moléculas de triacilglicerol.
Os ácidos graxos são lipídios arquetípicos. Eles consistem em 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 participar como substância de reserva.
Os ácidos graxos são sintetizados no citoplasma da célula a partir de uma molécula precursora chamada malonil-CoA, a partir de acetil-CoA e bicarbonato. Essa molécula doa três átomos de carbono para iniciar o crescimento de ácidos graxos.
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 substância residual.
-O segundo passo é a redução do acetoacetil-ACP, pelo NADPH, para D-3-hidroxibutiril-ACP.
– Posteriormente, 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 esteranos. Tem diferentes papéis na fisiologia e que funciona como precursor de uma variedade de moléculas, tais como ácidos biliares, várias hormonas (incluindo sexual) e é essencial para a síntese de vitamina D .
A síntese ocorre no citoplasma da célula, principalmente nas células do fígado. Essa via anabólica tem três fases: primeiro a unidade de isopreno é formada, depois ocorre a assimilação progressiva das unidades para produzir esqualeno, passa para o lanosterol e, finalmente, é obtido o colesterol.
A atividade das enzimas nessa via é regulada principalmente pela proporção relativa dos hormônios insulina: glucagon. À medida que essa proporção aumenta, a atividade da estrada aumenta proporcionalmente.
Síntese de nucleotídeos
Os ácidos nucleicos 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 formados a partir de um açúcar, um grupo fosfato e uma base de nitrogênio. O precursor de 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 ácidos nucleicos
Os nucleotídeos devem estar ligados em longas cadeias de DNA ou RNA para poder cumprir sua função biológica. O processo envolve uma série de enzimas que catalisam as reações.
A enzima responsável pela cópia do DNA para gerar mais moléculas de DNA com seqüências idênticas é a DNA polimerase. Essa enzima não pode iniciar a síntese de novo ; portanto, um pequeno pedaço de DNA ou RNA chamado 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 de DNA para que a polimerase possa atuar e a topoisomerase é capaz de modificar a topologia do DNA, entrelaçando ou desembaraçando.
Da mesma forma, a RNA polimerase participa na síntese de RNA a partir de uma molécula de DNA. Ao contrário do processo anterior, a síntese de RNA não requer o iniciador mencionado.
Síntese proteica
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), isso por sua vez é traduzido pelos ribossomos em um polímero de aminoácido. No RNA, cada trigêmeo (três nucleotídeos) é interpretado como um dos vinte aminoácidos.
A síntese ocorre no citoplasma da célula, onde os ribossomos são encontrados. O processo ocorre em quatro fases: ativação, iniciação, alongamento e término.
A ativação consiste na ligação de um aminoácido específico ao RNA de transferência correspondente. A iniciação envolve a ligação do ribossomo à porção terminal 3 ‘do RNA mensageiro, auxiliada pelos “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 preservativo de terminação: UAA, UAG ou UGA.
Síntese de glicogênio
O glicogênio é uma molécula composta por unidades repetidas de glicose. Atua como uma substância de reserva energética e é principalmente abundante no fígado e nos músculos.
A via de síntese é chamada glicogênese e requer a participação da enzima glicogênio sintase, ATP e UTP. O caminho começa com a fosforilação da glicose em glicose-6-fosfato e depois passa para a glicose-1-fosfato. O próximo passo envolve a adição de um UDP para produzir UDP-glicose e fosfato inorgânico.
A molécula UDP-glicose é adicionada à cadeia glicêmica por meio de uma ligação alfa 1-4, liberando o nucleotídeo UDP. No caso de ramificações, estas são formadas por ligações alfa 1-6.
Síntese de aminoácidos
Aminoácidos são unidades que compõem 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, o ser humano pode apenas sintetizar 11, os 9 restantes devem ser incluídos na dieta.
Cada aminoácido tem sua própria rota. No entanto, provêm de moléculas precursoras como alfa-cetoglutarato, oxaloacetato, 3-fosfoglicerato, piruvato, entre outras.
Regulamento Anabolismo
Como mencionado anteriormente, o metabolismo é regulado por substâncias chamadas hormônios, secretadas por tecidos especializados 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 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 da vida em que predominam os processos anabólicos, como infância, adolescência, durante a gravidez ou durante o treinamento focado no crescimento muscular.
Diferenças com catabolismo
Todos os processos e reações químicas que ocorrem dentro de nosso corpo – especificamente dentro de nossas células – são mundialmente conhecidos como metabolismo. Podemos crescer, desenvolver, reproduzir e manter o calor do corpo, graças a esta 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 “desintegrá-las” em unidades menores durante o processo de digestão.
Por exemplo, proteínas (que podem vir de carne ou ovos, por exemplo) são fragmentadas em seus principais componentes: aminoácidos. Da mesma forma, podemos processar carboidratos em unidades menores de açúcar, geralmente em glicose, um dos carboidratos mais usados pelo organismo.
Nosso corpo é capaz de usar essas pequenas unidades – aminoácidos, açúcares, ácidos graxos, entre outros – para construir novas moléculas maiores na configuração de que nosso corpo precisa.
O processo de desintegração e obtenção de energia é chamado catabolismo, enquanto a formação de novas moléculas mais complexas é anabolismo. Assim, os processos de síntese estão associados ao anabolismo e os de degradação ao catabolismo.
Como regra mnemônica, podemos usar o “c” da palavra catabolismo e relacioná-lo com a palavra “recortar”.
Utilização de energia
Os processos anabólicos requerem energia, enquanto os processos de degradação produzem essa energia, principalmente na forma de ATP – conhecida como moeda de energia da célula.
Essa energia vem de processos catabólicos. Imagine que temos um baralho de cartas, se tivermos todas as cartas empilhadas ordenadamente e as jogarmos no chão, elas o fazem espontaneamente (análogo ao catabolismo).
No entanto, caso desejemos solicitá-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. Essa rota requer o uso de duas moléculas de ATP para iniciar.
Equilíbrio entre anabolismo e catabolismo
Para manter um metabolismo saudável e adequado, é necessário que exista um equilíbrio entre os processos de anabolismo e catabolismo. Caso os processos de anabolismo excedam os do catabolismo, os eventos de síntese prevalecem. Por outro lado, quando o corpo está recebendo mais energia do que o necessário, predominam as vias catabólicas.
Quando o corpo experimenta situações adversas, denominadas doenças ou períodos de jejum prolongado, o metabolismo se concentra nas vias de degradação e entra em um estado catabólico.
Referências
- Chan, YK, Ng, KP e Sim, DSM (Eds.). (2015). Base Farmacológica dos Cuidados Agudos . Springer International Publishing.
- Curtis, H. & Barnes, NS (1994). Convite para biologia . Macmillan
- Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, … & Matsudaira, P. (2008). Biologia celular molecular . Macmillan
- Ronzio, RA (2003). A enciclopédia de nutrição e boa saúde . Publicação Infobase.
- Voet, D., Voet, J., & Pratt, CW (2007). Fundamentos de Bioquímica: Vida em nível molecular. Pan-American Medical Ed.