Antes de estudar os nutrientes, é
necessário entender como eles são aproveitados pelo organismo, ou
seja, como esses alimentos podem ser transformados em energia
aproveitável pelas células.
Energia
Classicamente, energia se define como a capacidade de realizar
trabalho. E realizar trabalho é deslocar uma massa. Como, então,
pode-se dizer que as células do organismo realizam trabalho e,
portanto, precisam de energia?
Uma célula produz moléculas que serão por ela utilizadas, por
exemplo, para "fabricar" proteínas. Podem-se considerar os átomos,
essas moléculas e as proteínas como sendo a massa a ser deslocada
pelo organismo. A construção de moléculas depende basicamente do
deslocamento de elétrons; apesar de ínfima, esse elétron tem
massa.
Portanto, deslocar elétrons, átomos e moléculas é realizar
trabalho, requerendo energia. Qual a principal fonte dessa energia?
O alimento.
Metabolismo
Poder-se-ia pensar que basta a ingestão do alimento para que cada
célula obtenha, à sua maneira, a energia necessária ao seu
funcionamento. Mas o organismo tem uma organização bastante
complexa, e o quesito obtenção de energia não merecia ser tão
simplificado.
Centenas de reações se processam
simultaneamente, degradando componentes ingeridos e sintetizando
outros, uns para serem consumidos e outros para serem jogados
fora. Cada aparelho ou sistema tem uma função determinada no
organismo, e por isso cada conjunto de células se especializa em
degradar e sintetizar conjuntos específicos de substâncias
químicas. Com isso, tem-se o metabolismo como uma atividade celular
altamente coordenada, com propósitos determinados, na qual cooperam
muitos sistemas multienzimáticos.
O metabolismo tem quatro funções
específicas: (1) obter energia química pela degradação de
nutrientes ricos em energia oriundos do ambiente; (2) converter as
moléculas dos nutrientes em unidades fundamentais precursoras das
macromoléculas celulares; (3) reunir e organizar estas unidades
fundamentais em proteínas, ácidos nucléicos e outros componentes
celulares; (4) sintetizar e degradar biomoléculas necessárias às
funções especializadas das células.
Esclarecendo cada
função:
(1) tudo o que há no universo é composto por unidades muito
pequenas, denominadas átomos, em que cada constituição particular
de átomo denomina-se elemento químico (cálcio, fósforo, carbono
etc.); a união de diversos átomos forma o que se denomina
substância química, que pode ser pura (apenas um tipo de átomo) ou
composta (dois ou mais tipos de átomos), dentre as quais estão as
moléculas que formam os vegetais e animais. Esses átomos são
compostos, basicamente, por prótons (entidades positivas), nêutrons
(entidades neutras) e elétrons (entidades negativas). Os prótons e
nêutrons localizam-se no núcleo, e os elétrons formam, envolta do
núcleo, uma "nuvem eletrônica", sendo que esses elétrons possuem
certas restrições em seus movimentos. É a interação dessas
“nuvens eletrônicas" que formam as substâncias químicas e,
por sua vez, as moléculas dos organismos. Quando esses elétrons se
"movem" pela "nuvem eletrônica", desfazendo ou formando uma nova
substância, absorvem ou dispensam energia. E é essa energia,
denominada energia química, que é aproveitada pelo organismo.
(2) as diversas substâncias que
compõe o alimento são, na sua grande maioria, "grandes demais" para
entrarem nas células. O que o organismo faz, então, é "quebrar"
essas moléculas gigantes em moléculas menores, que ainda assim são
do "tamanho máximo" que podem entrar nas células.
(3) essas macromoléculas são,
agora dentro da célula, "remontadas", ou seja, são fabricadas novas
substâncias, que serão utilizadas pelas células como "combustível",
como formadoras de componentes das células (DNA, por exemplo)
etc.
(4) essa "remontagem" atende à
necessidade específica de cada tipo de célula, ou seja, cada
conjunto de células escolhe, dentre as substâncias anteriormente
degradadas, aquelas que servem para fabricar exatamente as
substâncias que precisam para trabalhar e sobreviver.
Para ocorrerem essas degradações
e sínteses, um conjunto específico de substâncias químicas, as
enzimas, atuam em diversas etapas das reações. As enzimas
são as unidades funcionais do metabolismo celular, que atuam em
seqüências organizadas, catalisando (acelerando) as centenas de
reações que ocorrem. Essas enzimas fazem parte de um conjunto de
substâncias denominadas proteínas, estudadas mais
adiante.
As enzimas são as proteínas mais
especializadas do organismo, ou seja, cada enzima desenvolve um ou
poucos papéis, determinados, numa etapa específica do metabolismo.
Explicando, suponha 5 etapas do metabolismo. A enzima 1 atua na
etapa 1, e assim por diante. Ao se colocar a enzima 2 na etapa 3,
por exemplo, essa etapa não acontece. Isso constitui a famosa
combinação "chave e fechadura" entre enzimas e demais proteínas nas
reações do metabolismo.
O metabolismo pode ser dividido
em duas "fases": catabolismo e anabolismo. O catabolismo é a fase
degradativa do metabolismo; nela, as moléculas orgânicas
nutrientes, carboidratos, lipídios e proteínas provenientes do
ambiente ou dos reservatórios de nutrientes da própria célula são
degradados por reações consecutivas em produtos finais menores e
mais simples, como, por exemplo, ácido lático (produzido pelos
músculos quando em trabalho pesado e carência de oxigênio); CO2
(produto eliminado na respiração); amônia (um produto de excreção
de alguns animais). O anabolismo é uma fase sintetizante do
metabolismo. É nele que as unidades fundamentais são reunidas para
formar as macromoléculas componentes das células, como as
proteínas, DNA etc.. Para ocorrer essas duas "fases" do
metabolismo, é necessário um trânsito acentuado de energia.
No catabolismo, por haver a
"quebra" de moléculas, há a liberação de energia; por outro lado, o
anabolismo é uma fase de síntese, necessitando de energia para sua
ocorrência.
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