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1ª série · Biologia
O metabolismo · O metabolismo celular

Metabolismo, anabolismo e catabolismo

Em cada segundo, em cada uma das suas células, milhares de reações químicas acontecem ao mesmo tempo: umas quebram moléculas e liberam energia, outras gastam essa energia para construir as peças que mantêm você vivo. Esse conjunto de reações, perfeitamente coordenado, é o metabolismo. Como a célula consegue degradar e construir moléculas de forma tão rápida e organizada?

Metabolismo: catabolismo e anabolismo

Um pão francês deixado sobre a mesa pode levar semanas para se decompor. No seu corpo, o amido do pão vira glicose em poucas horas, e os fragmentos dessa glicose servem para reconstruir os seus músculos. Quem faz essa diferença são as reações metabólicas, organizadas e aceleradas pelas células.

Por que dividir uma transformação em muitas etapas? Porque assim a energia é liberada (ou gasta) em pequenas porções aproveitáveis, e a célula pode controlar cada etapa separadamente, acelerando ou freando a via inteira.

O metabolismo tem duas faces opostas e complementares.

Catabolismo: uma molécula complexa é degradada em moléculas simples e libera energia na forma de ATP. Anabolismo: moléculas simples se unem em uma molécula complexa consumindo ATP, o mesmo que o catabolismo libera. CATABOLISMO ANABOLISMO moléculas complexas moléculas simples libera energia (ATP) moléculas simples moléculas complexas consome energia (ATP) ATP energia ATP

Autótrofos e heterótrofos

Toda célula precisa de duas coisas: uma fonte de carbono para montar suas moléculas e uma fonte de energia. O jeito de obtê-las divide os seres vivos em dois grandes grupos.

Autótrofos Heterótrofos
Fonte de carbono CO₂ (gás carbônico) Matéria orgânica pronta
Fonte de energia Luz (fotossíntese) ou reações químicas inorgânicas (quimiossíntese) Energia química da matéria orgânica que consomem
Exemplos Plantas, algas, cianobactérias Animais, fungos, a maioria das bactérias

Os autótrofos fabricam a própria matéria orgânica; os heterótrofos dependem de obtê-la de outros seres vivos. Veremos a fotossíntese e a quimiossíntese em outra página.

Pratica★☆☆Por começar
Defina metabolismo e explique a diferença entre anabolismo e catabolismo, apresentando um exemplo de processo de cada tipo.

Defina metabolismo e explique a diferença entre anabolismo e catabolismo, apresentando um exemplo de processo de cada tipo.

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Pratica★☆☆Por começar
Classifique os seguintes processos em anabólicos ou catabólicos e justifique sucintamente a sua opção: a síntese de proteínas, a respiração celular, a fotossíntese e a…

Classifique os seguintes processos em anabólicos ou catabólicos e justifique sucintamente a sua opção: a síntese de proteínas, a respiração celular, a fotossíntese e a digestão dos alimentos.

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Pratica★★☆Por começar
Distinga organismos autotróficos de heterotróficos do ponto de vista metabólico (fonte de carbono e de energia) e apresente um exemplo de cada tipo.

Distinga organismos autotróficos de heterotróficos do ponto de vista metabólico (fonte de carbono e de energia) e apresente um exemplo de cada tipo.

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Pratica★★☆Por começar
As transformações metabólicas ocorrem em vias formadas por muitas reações encadeadas, cada uma catalisada por uma enzima. Explique o que é uma via metabólica e que…

As transformações metabólicas ocorrem em vias formadas por muitas reações encadeadas, cada uma catalisada por uma enzima. Explique o que é uma via metabólica e que vantagens oferece dividir uma transformação em numerosas etapas.

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O ATP: a moeda energética da célula

Estrutura esquemática do ATP: a adenina se liga à ribose, e esta a uma cadeia de três grupos fosfato (P) unidos entre si por duas ligações ricas em energia. adenina ribose P P P P = grupo fosfato ligações entre fosfatos (ricas em energia) $$\text{ATP} + \text{H}_2\text{O} \longrightarrow \text{ADP} + \text{P}_i + \text{energia}$$

Quando a célula precisa de energia, ela hidrolisa o ATP: a ligação entre o segundo e o terceiro fosfato é quebrada, formando ADP (difosfato de adenosina) e um fosfato inorgânico (Pᵢ). A energia liberada é usada para a contração muscular, o transporte ativo, a síntese de moléculas e a transmissão do impulso nervoso.

Por que se diz que essa ligação é «rica em energia»? Porque as cargas negativas dos fosfatos se repelem, e os produtos (ADP e Pᵢ) são mais estáveis que o ATP: a reação como um todo libera energia.

Pratica★☆☆Por começar
O que é o ATP e por que razão é conhecido como a «moeda energética» da célula? Indique o que ocorre quando ele é hidrolisado a ADP.

O que é o ATP e por que razão é conhecido como a «moeda energética» da célula? Indique o que ocorre quando ele é hidrolisado a ADP.

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Pratica★☆☆Por começar
Descreva a composição química da molécula de ATP (base nitrogenada, açúcar e grupos fosfato) e indique qual ligação é quebrada durante a sua hidrólise a ADP, explicando…

Descreva a composição química da molécula de ATP (base nitrogenada, açúcar e grupos fosfato) e indique qual ligação é quebrada durante a sua hidrólise a ADP, explicando por que se diz que essa ligação é rica em energia.

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Pratica★☆☆Por começar
Apresente dois exemplos de processos do dia a dia que dependam da energia liberada pela hidrólise do ATP (contração muscular, transporte ativo, síntese de moléculas,…

Apresente dois exemplos de processos do dia a dia que dependam da energia liberada pela hidrólise do ATP (contração muscular, transporte ativo, síntese de moléculas, transmissão do impulso nervoso) e explique resumidamente um deles.

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Pratica★★☆Por começar
Por que a fonte imediata de energia da célula é o ATP e não a glicose? Justifique a resposta comparando a forma como a energia é liberada em cada caso (em pequenas doses…

Por que a fonte imediata de energia da célula é o ATP e não a glicose? Justifique a resposta comparando a forma como a energia é liberada em cada caso (em pequenas doses aproveitáveis versus a combustão rápida e descontrolada que implicaria liberar de uma só vez toda a energia da glicose).

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Enzimas: catalisadores biológicos

Fora do corpo, um torrão de açúcar pode ficar anos em contato com o oxigênio sem reagir. Dentro das suas células, a mesma «queima» acontece em frações de segundo, a 37 °C, sem queimar nenhum tecido. Que barreira freia a reação e como os seres vivos a superam?

Perfil de energia de uma reação ao longo do seu andamento: com enzima, a barreira de energia de ativação entre substrato e produto é menor do que sem enzima. energia andamento da reação Eₐ Eₐ sem enzima com enzima substrato produto Eₐ: energia de ativação

Graças às enzimas, reações que levariam anos acontecem em frações de segundo a 37 °C, a temperatura do corpo humano.

Pratica★☆☆Por começar
O que é uma enzima e por que razão se diz que as reações do metabolismo são reações catalisadas? Indique o que acontece com a enzima no final da reação.

O que é uma enzima e por que razão se diz que as reações do metabolismo são reações catalisadas? Indique o que acontece com a enzima no final da reação.

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Pratica★☆☆Por começar
O que é a energia de ativação de uma reação? Explique como as enzimas permitem que as reações metabólicas ocorram rapidamente à temperatura do corpo humano.

O que é a energia de ativação de uma reação? Explique como as enzimas permitem que as reações metabólicas ocorram rapidamente à temperatura do corpo humano.

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Sistemas abertos, reações exergônicas e endergônicas

Esquema de uma célula como sistema aberto: entram nutrientes e oxigênio vindos do ambiente e saem gás carbônico, calor e resíduos. célula (sistema aberto) nutrientes, O₂ CO₂, calor resíduos

Quem consome e quem produz ATP

Uma célula muscular mostra bem o acoplamento:

  • Consomem ATP (hidrólise): contração muscular, transporte ativo de íons, síntese de glicogênio (anabolismo).

  • Produzem ATP: a degradação da glicose na glicólise e, depois, a respiração celular (catabolismo).

O oxigênio entra nessa história só em parte do catabolismo: a etapa final da respiração celular, que produz a maior parte do ATP. Por isso, durante um exercício intenso, o consumo de oxigênio pode aumentar dez vezes ou mais: as células musculares precisam renovar ATP em ritmo muito maior. A glicólise, porém, não usa oxigênio.

Pratica★☆☆Por começar
Explique por que razão se afirma que os seres vivos são sistemas abertos do ponto de vista da troca de matéria e energia, e que diferença existe a esse respeito em…

Explique por que razão se afirma que os seres vivos são sistemas abertos do ponto de vista da troca de matéria e energia, e que diferença existe a esse respeito em comparação com uma máquina isolada.

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Pratica★★☆Por começar
Observe o esquema da troca de matéria e energia no metabolismo. Indique que processo (anabolismo ou catabolismo) representam A e B, que molécula está assinalada com ? e…

Observe o esquema da troca de matéria e energia no metabolismo. Indique que processo (anabolismo ou catabolismo) representam A e B, que molécula está assinalada com ? e explique, com um exemplo, de que modo a energia liberada por um processo alimenta o outro.

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Pratica★★☆Por começar
Classifique as seguintes atividades de uma célula muscular conforme consumam ou liberem ATP, justificando cada caso: a contração, a síntese de glicogênio, a degradação…

Classifique as seguintes atividades de uma célula muscular conforme consumam ou liberem ATP, justificando cada caso: a contração, a síntese de glicogênio, a degradação da glicose na glicólise e o transporte ativo de íons através da membrana.

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Pratica★★☆Por começar
Durante o exercício físico, o consumo de oxigênio de uma pessoa pode se multiplicar por dez ou mais. Explique que relação tem esse fato com o metabolismo celular e…

Durante o exercício físico, o consumo de oxigênio de uma pessoa pode se multiplicar por dez ou mais. Explique que relação tem esse fato com o metabolismo celular e justifique por que o oxigênio só é necessário para uma parte do metabolismo energético.

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Pratica★★★Por começar
Um veneno bloqueia a hidrólise do ATP sem impedir a sua síntese. Preveja, fundamentando, o que acontecerá com a concentração celular de ATP, o anabolismo, o catabolismo…

Um veneno bloqueia a hidrólise do ATP sem impedir a sua síntese. Preveja, fundamentando, o que acontecerá com a concentração celular de ATP, o anabolismo, o catabolismo e os trabalhos celulares, e explique por que a célula acabará morrendo mesmo estando «cheia» de ATP.

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Resumo

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