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O que é metabolismo?

Muitas pessoas têm essa vaga idéia de que a palavra metabolismo tem algo a ver com perda de peso. Isso é parcialmente verdade; o estudo do metabolismo inclui pesquisas sobre como as células constroem, armazenam e quebram a gordura, mas o metabolismo é muito mais interessante do que as últimas tendências de perda de peso em Hollywood.

O metabolismo celular pode ser definido como a soma total de todas as reações químicas controladas que ocorrem dentro de uma célula. O metabolismo é tão importante que vários dos químicos que trabalham com a NASA no Centro de Evolução Química da National Science Foundation acreditam que uma melhor compreensão do metabolismo poderia nos ajudar a entender a origem da própria vida e nos ajudar a saber onde procurar vida em outro lugar no cosmos.

Freqüentemente pensamos em células individuais como coisas, mas aos olhos de um químico, uma célula é um sistema químico altamente ativo e sofisticado. As células em nossos corpos e, conseqüentemente, nossos próprios corpos, são mais bem concebidos não como coisas, mas como redemoinhos. Você é um fluxo contínuo de matéria e energia.

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Alimentos, água e oxigênio são constantemente consumidos por suas células. Produtos residuais como o CO2 são constantemente expelidos quando você respira. Outros resíduos, é claro, saem por rotas diferentes. [descarga] As moléculas em sua pele são constantemente renovadas, totalmente substituídas aproximadamente a cada 48 dias. Seus ossos, embora pareçam tão sólidos, tão permanentes, passam por uma atualização completa a cada 10 anos.

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Novamente, você é um redemoinho. Seu metabolismo celular consiste em centenas de reações diferentes. Para dar sentido a todos eles, os pesquisadores costumam separá-los em duas categorias principais: metabolismo anabólico, reações que unem moléculas para construir novas; e metabolismo catabólico, reações que separam as moléculas.

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Para lembrar a diferença, pense catabólico como uma catástrofe, porque as reações catabólicas destroem as coisas. Quando você come uma maçã, seu trato digestivo a divide em moléculas individuais: açúcares, gorduras e aminoácidos. Eles são absorvidos pelos intestinos, entram na corrente sanguínea e, em seguida, são distribuídos às células do corpo.

Uma vez dentro da célula, as reações metabólicas assumem o controle, transformando essas moléculas em pequenos pedaços seus. Embora muitas vezes não tenhamos isso em conta, este conceito é tão importante e tão bizarro que vale a pena repetir. O metabolismo de uma célula, sua rede interna de reações químicas, pega moléculas do ambiente – as moléculas de uma maçã neste caso – decompõe-se e transforma-as em pedaços da própria célula.

Às vezes, a célula constrói peças de reposição para suas próprias moléculas que estão gastas. Outras vezes, ele cria moléculas de energia. Eles agem como combustível e irão alimentar as atividades futuras da célula. As células musculares usam moléculas de energia para se contrair, as células cerebrais as usam para ajudar a formar pensamentos e assim por diante.

Este gráfico mostra apenas algumas das muitas redes, ciclos e séries de reações químicas que acontecem dentro de suas células. Como você pode ver, o metabolismo celular é bastante complexo. Diferentes espécies desenvolveram diferentes vias metabólicas, o que é uma das razões pelas quais costumam usar coisas diferentes como alimento. O gás sulfureto de hidrogênio, por exemplo, é muito tóxico para você e para mim, mas certas espécies de bactérias realmente comem essa substância.

Dito isso, os cientistas que estudam a origem da vida descobriram que uma série muito especial de reações metabólicas, o ciclo do ácido cítrico, existe de uma forma ou de outra em quase todas as espécies estudadas até agora. O fato de ser quase universal sugere que o ciclo do ácido cítrico é extremamente antigo e extremamente importante. O ciclo do ácido cítrico, às vezes chamado de ciclo de Krebs, em homenagem ao pesquisador que o descobriu, começa quando as partículas de alimentos – açúcares, gorduras e aminoácidos que veio do seu almoço – são transformados em ácido cítrico.

Ao ligar o ácido cítrico a outras moléculas e separá-las novamente de várias maneiras diferentes, o ácido cítrico é transformado em vários tipos de moléculas e, em seguida, de volta ao ácido cítrico. Agora, isso pode parecer contraproducente, simplesmente girar em um círculo como esse, mas muitas das moléculas laterais com as quais ele reage ao longo do caminho são transformadas no processo, modificadas em partes, ou pelo menos os precursores de partes que sua célula precisa para reparar moléculas danificadas, crescer, reproduzir e fortalecer seus movimentos.

O ciclo do ácido cítrico é o motor da vida, o redemoinho central dentro de suas células. Em nosso caso, gorduras, açúcares e aminoácidos de nossa alimentação são decompostos e, eventualmente, alimentados para o ciclo do ácido cítrico. O dióxido de carbono e a água são produzidos como produtos residuais que então expiramos. Em certas espécies de bactérias, no entanto, o ciclo do ácido cítrico é inverso.