Tipos de Energia Metabólica, Fontes, Processo de Transformação

O energia metabólica é a energia obtida por todos os seres vivos da energia química contida nos alimentos (ou nutrientes). Essa energia é basicamente a mesma para todas as células; no entanto, o caminho para obtê-lo é muito diversificado.

Os alimentos são formados por uma série de biomoléculas de vários tipos, que possuem energia química armazenada em suas ligações. Desta forma, os organismos podem tirar proveito da 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 ambiente. O metabolismo engloba os processos químicos que sustentam a vida e permite que os organismos transformem a energia química em energia útil para as células.

Nos animais, o metabolismo decompõe os carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos para fornecer energia química. Por outro lado, as plantas convertem a energia luminosa do Sol em energia química para sintetizar outras moléculas; Eles fazem isso durante o processo de fotossíntese.

Índice

• 1 Tipos de reações metabólicas
• 2 Fontes de energia metabólica
• 3 Processo de transformação de energia química em energia metabólica
  • 3.1 Oxidação
• 4 poder alternativo
• 5 referências

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

Em contraste, as reações de síntese compõem o anabolismo celular (ou reações anabólicas). Estes realizam processos de redução de moléculas para formar outros ricos em energia armazenada, como o glicogênio. Como essas reações consomem energia, elas são chamadas de endergonais.

Fontes de energia metabólica

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

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

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

Esses ácidos graxos sofrem uma série de reações metabólicas que os ativam e permitem seu transporte para o interior das mitocôndrias, onde serão oxidados. Este 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, particularmente em casos de extremo jejum. Esta reação é do tipo anabólico e é conhecida como gliconeogênese.

Processo de transformação de energia química em energia metabólica

As moléculas complexas de alimentos, como açúcares, gorduras e proteínas, são ricas fontes de energia para as células, porque grande parte da energia usada para formar essas moléculas é armazenada literalmente dentro das ligações químicas que as mantêm unidas.

Os cientistas podem medir a quantidade de energia armazenada nos alimentos usando um dispositivo chamado bomba calorimétrica. Com essa técnica, a comida é colocada dentro do calorímetro e aquecida 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 a energia em uma grande reação, as células liberam a energia armazenada em suas moléculas de alimento lentamente através de uma série de reações de oxidação.

Oxidação

A oxidação descreve um tipo de reação química na qual os elétrons são transferidos de uma molécula para outra, alterando a composição e o conteúdo energético das moléculas doadoras e receptoras. Moléculas de alimentos atuam como doadores de elétrons.

Durante cada reação de oxidação envolvida na decomposição do alimento, o produto da reação tem um conteúdo energético menor que a molécula doadora que o precedeu na rota.

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

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

As células não usam a energia das reações de oxidação assim que são liberadas. 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.

Poder de reserva

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 nas micrografias eletrônicas.

Células animais também podem sintetizar polímeros ramificados de glicose (glicogênio), que por sua vez são agregados 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 um dia de energia. Células vegetais não produzem glicogênio, mas fazem diferentes polímeros de glicose conhecidos como amidos, que são armazenados em grânulos.

Além disso, as células vegetais e os animais economizam energia ao derivar 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 é menos disponível que a do glicogênio.

Mesmo assim, cada mecanismo de armazenamento é importante porque as células precisam de depósitos de energia a curto e longo prazo.

As gorduras são armazenadas em gotículas no citoplasma das células. Os humanos costumam armazenar gordura suficiente para suprir suas células com energia por várias semanas.

Referências

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. e Walter, P. (2014).Biologia Molecular da Célula (6a ed.). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015).Bioquímica(8a ed.). W. H. Freeman and Company
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005).Biologia (2ª ed.) Educação Pearson.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016).Biologia Celular Molecular (8a ed.). W. H. Freeman and Company.
5. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. e Heller, H. (2004).Vida: a ciência da biologia(7a ed.). Sinauer Associates e W. H. Freeman.
6. Solomon, E., Berg, L. e Martin, D. (2004).Biologia(7ª ed.) Cengage Learning.
7. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016).Fundamentos da Bioquímica: Vida no Nível Molecular (5a ed.) Wiley