Por que existem as vias metabólicas?

por Gladis Franck da Cunha

As células vivas criam e degradam substâncias continuamente.

A maioria destas reações quando são realizadas em laboratório necessitam de altas temperaturas, porém os sistemas biológicos não podem se dar a este luxo e precisam realizá-las em temperaturas baixas.

Por exemplo, no ser humano, temperaturas acima de 42o C são muito perigosas podendo levar à morte.

As vias metabólicas resolvem este problema porque realizam as tarefas aos poucos, em uma série de reações enzimáticas, onde cada etapa produz um produto específico que é a matéria prima da próxima etapa. No esquema abaixo estão resumidas algumas das principais vias metabólicas da respiração celular com alguns de seus Reagentes, Intermediários e Produtos, no seu conjunto eles são chamados de METABÓLITOS.

Os Regentes são as substâncias que desencadeiam a cascata de reações de determinada via, como é o caso da glicose. As novas substâncias que vão sendo produzidas são os chamados Intermediários como são o piruvato e a Acetil CoA. Na última reação da via geram-se os Produtos, no caso ATP e H2O.

Porém a respiração pode ser considerada uma supervia bastante complexa composta de várias outras vias como a Glicólise, o Ciclo de Krebs e a Cadeia Respiratória.

Para entendermos melhor uma via vamos usar um exemplo hipotético com três enzimas, nela teríamos a seguinte sequência: Reagente → intermediário 1 → intermediário 2 → produto. Ou seja, o reagente é transformado pela primeira enzima no intermediário 1, o qual é transformado pela enzima 2 no intermediário 2, que, pela ação da terceira enzima, é transformado no produto final da via.

Em alguns casos um mesmo intermediário poderá seguir para diferentes vias, dando origem a produtos alternativos de acordo com as necessidades do organismo. Em outros casos diferentes vias podem redundar num mesmo produto.

Veja no esquema acima que há uma via que parte de proteínas, outra de carboidratos e mais outra de lipídios, as quais produzem Piruvato ou Acetil CoA. A via mais preferencial é a de carboidratos, mas na falta destes a respiração celular poderá utilizar lipídios ou proteínas. Por tal motivo, nas dietas de emagrecimento recomenda-se uma redução de ingestão de carboidratos para que o organismos recorra às suas reservas de lipídios no tecido adiposo, que é a segunda opção. Porém pessoas que são submetidas a dietas muito rigorosas acabam perdendo massa muscular, pois em falta de carboidratos e lipídios as proteínas passam a ser degradadas.

Há todo um sistema de controle para o direcionamento de um intermediário para uma ou outra via. Uma relação que se pode fazer é com as conexões de trilhos de trens, que são controladas por sistemas mecânicos e podem ser modificadas. O trem simplesmente segue os trilhos que lhe são oferecidos.

Na bioquímica celular temos diferentes estratégias de controle. Uma delas é espacial, ou seja, algumas vias ocorrem dentro de determinadas organelas celulares, onde os intermediários seguem normalmente um caminho. Para entrarem em outras vias eles precisam ser transportados a outras organelas por moléculas transportadoras.

Outra forma de controle depende diretamente do ATP. No esquema abaixo vemos que a Enz-OH (inativa) é ativada quando se liga ao fosfato Enz-P (ativa), quando o fosfato é hidrolisado ela volta ao estado inativo.


Regulação do metabolismo celular:

• Vários tipos celulares controlam sua atividade acentuando certas rotas metabólicas em detrimento de outras, isso se denomina controle por regulação.

• Em situações especiais algumas vias desaparecem de certos tipos celulares, esse é o controle por adaptação.

• Em outros casos, com a ação de certos hormônios, alguns tecidos mudam a ênfase de certas vias (por exemplo a produção de leite nas glândulas mamária durante a lactação), este é o controle por modulação.

Referência:
VOET, D. ; VOET, J. ; PRATT, J.W. Fundamentos de Bioquímica. Porto Alegre, ARTMED, 2000.