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O que é o metabolismo?
Para nascer, viver e morrer, a célula depende de um complexo sistema metabólico regido por reações químicas. Essas reações seguem as leis da termodinâmica, são elas:
1ª Lei: a energia total em um sistema mantém-se sempre constante;
2ª Lei: a entropia total, ou seja, a desordem de um sistema, aumenta em processos espontâneos.
A partir disso, o metabolismo energético é constituído de dois tipos antagônicos de reações: as catabólicas (catabolismo) e as anabólicas (anabolismo).
Reações catabólicas, também conhecidas como reações exergônicas, acontecem quando há a degradação de nutrientes estocados, alimentos ingeridos ou de fótons solares em produtos mais simples. Esse processo libera energia, a qual pode ser perdida, na forma de calor, ou conservada, na forma de ATP ou de transportadores de elétrons reduzidos (Ex: NADH+H+, NADPH, FADH2). Essa liberação de energia, é um movimento espontâneo de aumento da entropia (do mais ao menos organizado), tendo, portanto, uma variação da energia livre de Gibbs negativa (G<0).
Reações anabólicas, também conhecidas como reações endergônicas, acontecem quando há a síntese de biomoléculas complexas ou a realização de trabalho osmótico, mecânico ou outros a partir de moléculas simples. Nesse processo, há a utilização da energia armazenada em moléculas de ATP ou em transportadores de elétrons reduzidos, ao transformá-los, respectivamente, em ADP ou AMP, liberando fosfatos inorgânicos, ou em transportadores de elétrons oxidados (Ex: NAD+, NADP+, FAD), transferindo elétrons. Esse consumo ou absorção de energia é um processo não espontâneo, de diminuição da entropia (do menos ao mais organizado), tendo, portanto, uma variação da energia livre de Gibbs positiva (G>0). Entretanto, reações anabólicas não existem de forma independente, visto que são sempre parte de um sistema exergônico-endergônico, em que a variação líquida de energia é exergônica (G<0).
Como o metabolismo é regulado?
A partir das reações vistas anteriormente, a regulação metabólica é realizada por uma homeostasia em nível molecular, em que moléculas e substâncias existem em equilíbrio dinâmico, em que uma reação compensa a outra. Desta forma, metabólitos chaves - como glicose, ATP, NADH+H+, dentre outros - apresentam níveis praticamente estáveis em organismos em homeostasia. Para isso, o metabolismo é regulado a partir de sinais extracelulares, como hormônios, neurotransmissores, citocinas, fatores de crescimento, etc. Estes, por sua vez, ativam fatores de transcrição, que são proteínas nucleares que se ligam a regiões específicas do DNA, ativando ou reprimindo a transcrição de genes, aumentando ou diminuindo, consequentemente, a síntese da proteína codificada nesta região do DNA.
Na clínica
Como o metabolismo envolve diversos fatores do organismo, disfunções e anomalias são comuns e podem ter diferentes origens como, por exemplo, estruturas anormais ou depleção de receptores, proteínas, enzimas, hormônios, neurotransmissores, etc.
Patologias como hipercolesterolemia e diabetes são exemplos frequentes entre a população brasileira. Apesar da possível contribuição genética, também podem ser consequências do sedentarismo e de uma dieta desequilibrada e de baixo valor nutricional, além de serem doenças associadas à obesidade. De acordo com dados do IBGE, a obesidade vem apresentando taxas cada vez maiores no Brasil.
Visto essa ampla possibilidade de origens e consequências, abordaremos casos clínicos de acordo com o tema da semana.
Referência Bibliográfica
DEVLIN, Thomas M. Textbook of biochemistry: with clinical correlations. 7th ed, 2002. New York: Wiley-Liss.
LEHNINGER, T. M., NELSON, D. L. & COX, M. M. Princípios de Bioquímica. 6ª Edição, 2014. Ed. Artmed.
Pesquisa do IBGE mostra aumento da obesidade entre adultos. Governo do Brasil. Disponível em: <https://www.gov.br/pt-br/noticias/saude-e-vigilancia-sanitaria/2020/10/pesquisa-do-ibge-mostra-aumento-da-obesidade-entre-adultos>. Acesso em: 12 Jul. 2021.
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