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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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?
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.
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.
Sistemas abertos, reações exergônicas e endergônicas
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.
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.
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.
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.
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.