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4.5: Conexões com outras vias metabólicas - Biologia


Você aprendeu sobre o catabolismo da glicose, que fornece energia às células vivas. Mas os seres vivos consomem mais do que apenas glicose como alimento. Como um sanduíche de peru, que contém proteína, fornece energia para suas células? Isso acontece porque todas as vias catabólicas para carboidratos, proteínas e lipídios eventualmente se conectam à glicólise e às vias do ciclo do ácido cítrico (Figura 4.5.1). As vias metabólicas devem ser consideradas porosas - isto é, as substâncias entram por outras vias e outras substâncias saem por outras vias. Muitos dos produtos em uma determinada via são reagentes em outras vias.

Conexões de outros açúcares com o metabolismo da glicose

Glicogênio, um polímero de glicose, é uma molécula de armazenamento de energia de curto prazo em animais. Quando há ATP adequado presente, o excesso de glicose é convertido em glicogênio para armazenamento. O glicogênio é produzido e armazenado no fígado e nos músculos. O glicogênio será retirado do estoque se os níveis de açúcar no sangue caírem. A presença de glicogênio nas células musculares como fonte de glicose permite que o ATP seja produzido por mais tempo durante o exercício.

A sacarose é um dissacarídeo feito de glicose e frutose unidas. A sacarose é decomposta no intestino delgado e a glicose e a frutose são absorvidas separadamente. A frutose é um dos três monossacarídeos da dieta, junto com a glicose e a galactose (que faz parte do açúcar do leite, o dissacarídeo lactose), que são absorvidos diretamente na corrente sanguínea durante a digestão. O catabolismo da frutose e da galactose produz o mesmo número de moléculas de ATP que a glicose.

Conexões de proteínas ao metabolismo da glicose

As proteínas são decompostas por uma variedade de enzimas nas células. Na maioria das vezes, os aminoácidos são reciclados em novas proteínas. Se houver excesso de aminoácidos, entretanto, ou se o corpo estiver em um estado de fome, alguns aminoácidos serão desviados para as vias de catabolismo da glicose. Cada aminoácido deve ter seu grupo amino removido antes de entrar nessas vias. O grupo amino é convertido em amônia. Nos mamíferos, o fígado sintetiza uréia a partir de duas moléculas de amônia e uma molécula de dióxido de carbono. Assim, a uréia é o principal produto residual em mamíferos do nitrogênio originado nos aminoácidos e sai do corpo na urina.

Conexões de lipídios ao metabolismo da glicose

Os lipídios que estão conectados às vias da glicose são o colesterol e os triglicerídeos. O colesterol é um lipídio que contribui para a flexibilidade da membrana celular e é um precursor dos hormônios esteróides. A síntese do colesterol começa com acetil CoA e prossegue em apenas uma direção. O processo não pode ser revertido e o ATP não é produzido.

Os triglicerídeos são uma forma de armazenamento de energia de longo prazo em animais. Os triglicerídeos armazenam cerca de duas vezes mais energia do que os carboidratos. Os triglicerídeos são feitos de glicerol e três ácidos graxos. Os animais podem produzir a maioria dos ácidos graxos de que precisam. Os triglicerídeos podem ser produzidos e decompostos em partes das vias de catabolismo da glicose. O glicerol pode ser fosforilado e segue através da glicólise. Os ácidos graxos são quebrados em unidades de dois carbonos que entram no ciclo do ácido cítrico.

EVOLUÇÃO EM AÇÃO

Vias da fotossíntese e do metabolismo celular A fotossíntese e o metabolismo celular consistem em várias vias muito complexas. Em geral, acredita-se que as primeiras células surgiram em um ambiente aquoso - uma “sopa” de nutrientes. Se essas células se reproduzissem com sucesso e seu número aumentasse constantemente, segue-se que as células começariam a esgotar os nutrientes do meio em que viviam, à medida que transferiam os nutrientes para suas próprias células. Essa situação hipotética teria resultado na seleção natural favorecendo os organismos que poderiam existir usando os nutrientes que permaneceram em seu ambiente e manipulando esses nutrientes em materiais que eles poderiam usar para sobreviver. Além disso, a seleção favoreceria aqueles organismos que poderiam extrair o valor máximo dos nutrientes disponíveis.

Desenvolveu-se uma forma inicial de fotossíntese que aproveitou a energia do sol usando compostos diferentes da água como fonte de átomos de hidrogênio, mas esta via não produzia oxigênio livre. Pensa-se que a glicólise se desenvolveu antes dessa época e poderia tirar proveito da produção de açúcares simples, mas essas reações não foram capazes de extrair totalmente a energia armazenada nos carboidratos. Uma forma posterior de fotossíntese usou água como fonte de íons de hidrogênio e gerou oxigênio livre. Com o tempo, a atmosfera tornou-se oxigenada. As coisas vivas se adaptaram para explorar esta nova atmosfera e permitiram que a respiração como a conhecemos evoluísse. Quando todo o processo de fotossíntese como o conhecemos se desenvolveu e a atmosfera tornou-se oxigenada, as células foram finalmente capazes de usar o oxigênio expelido pela fotossíntese para extrair mais energia das moléculas de açúcar usando o ciclo do ácido cítrico.

Resumo

A quebra e a síntese de carboidratos, proteínas e lipídios se conectam com as vias do catabolismo da glicose. Os carboidratos que também podem contribuir para o catabolismo da glicose incluem galactose, frutose e glicogênio. Eles se conectam com a glicólise. Os aminoácidos das proteínas se conectam com o catabolismo da glicose por meio do piruvato, acetil CoA e componentes do ciclo do ácido cítrico. A síntese do colesterol começa com acetil CoA, e os componentes dos triglicerídeos são captados pela acetil CoA e entram no ciclo do ácido cítrico.


23 4.5 Conexões com outras vias metabólicas

Você aprendeu sobre o catabolismo da glicose, que fornece energia às células vivas. Mas os seres vivos consomem mais do que apenas glicose como alimento. Como um sanduíche de peru, que contém proteína, fornece energia para suas células? Isso acontece porque todas as vias catabólicas para carboidratos, proteínas e lipídios eventualmente se conectam à glicólise e às vias do ciclo do ácido cítrico (Figura 4.24). As vias metabólicas devem ser consideradas porosas - isto é, as substâncias entram por outras vias e outras substâncias saem por outras vias. Essas vias não são sistemas fechados. Muitos dos produtos em uma determinada via são reagentes em outras vias.


Conexões com outras vias metabólicas

Você aprendeu sobre o catabolismo da glicose, que fornece energia às células vivas. Mas os seres vivos consomem mais do que apenas glicose como alimento. Como um sanduíche de peru, que contém proteína, fornece energia para suas células? Isso acontece porque todas as vias catabólicas para carboidratos, proteínas e lipídios eventualmente se conectam à glicólise e às vias do ciclo do ácido cítrico ([link]). As vias metabólicas devem ser consideradas porosas - isto é, as substâncias entram por outras vias e outras substâncias saem por outras vias. Essas vias não são sistemas fechados. Muitos dos produtos em uma determinada via são reagentes em outras vias.

Conexões de outros açúcares com o metabolismo da glicose

Glicogênio, um polímero de glicose, é uma molécula de armazenamento de energia de curto prazo em animais. Quando há ATP adequado presente, o excesso de glicose é convertido em glicogênio para armazenamento. O glicogênio é produzido e armazenado no fígado e nos músculos. O glicogênio será retirado do estoque se os níveis de açúcar no sangue caírem. A presença de glicogênio nas células musculares como fonte de glicose permite que o ATP seja produzido por mais tempo durante o exercício.

A sacarose é um dissacarídeo feito de glicose e frutose unidas. A sacarose é decomposta no intestino delgado e a glicose e a frutose são absorvidas separadamente. A frutose é um dos três monossacarídeos da dieta, junto com a glicose e a galactose (que faz parte do açúcar do leite, o dissacarídeo lactose), que são absorvidos diretamente na corrente sanguínea durante a digestão. O catabolismo da frutose e da galactose produz o mesmo número de moléculas de ATP que a glicose.

Conexões de proteínas ao metabolismo da glicose

As proteínas são decompostas por uma variedade de enzimas nas células. Na maioria das vezes, os aminoácidos são reciclados em novas proteínas. Se houver excesso de aminoácidos, entretanto, ou se o corpo estiver em um estado de fome, alguns aminoácidos serão desviados para as vias de catabolismo da glicose. Cada aminoácido deve ter seu grupo amino removido antes de entrar nessas vias. O grupo amino é convertido em amônia. Nos mamíferos, o fígado sintetiza uréia a partir de duas moléculas de amônia e uma molécula de dióxido de carbono. Assim, a uréia é o principal produto residual em mamíferos do nitrogênio originado nos aminoácidos e sai do corpo na urina.

Conexões de lipídios ao metabolismo da glicose

Os lipídios que estão conectados às vias da glicose são o colesterol e os triglicerídeos. O colesterol é um lipídio que contribui para a flexibilidade da membrana celular e é um precursor dos hormônios esteróides. A síntese do colesterol começa com acetil CoA e prossegue em apenas uma direção. O processo não pode ser revertido e o ATP não é produzido.

Os triglicerídeos são uma forma de armazenamento de energia de longo prazo em animais. Os triglicerídeos armazenam cerca de duas vezes mais energia do que os carboidratos. Os triglicerídeos são feitos de glicerol e três ácidos graxos. Os animais podem produzir a maioria dos ácidos graxos de que precisam. Os triglicerídeos podem ser produzidos e decompostos em partes das vias de catabolismo da glicose. O glicerol pode ser fosforilado e segue através da glicólise. Os ácidos graxos são quebrados em unidades de dois carbonos que entram no ciclo do ácido cítrico.

Vias da fotossíntese e do metabolismo celular A fotossíntese e o metabolismo celular consistem em várias vias muito complexas. Em geral, acredita-se que as primeiras células surgiram em um ambiente aquoso - uma “sopa” de nutrientes. Se essas células se reproduzissem com sucesso e seu número aumentasse constantemente, segue-se que as células começariam a esgotar os nutrientes do meio em que viviam, à medida que transferiam os nutrientes para suas próprias células. Essa situação hipotética teria resultado na seleção natural favorecendo os organismos que poderiam existir usando os nutrientes que permaneceram em seu ambiente e manipulando esses nutrientes em materiais que eles poderiam usar para sobreviver. Além disso, a seleção favoreceria aqueles organismos que poderiam extrair o valor máximo dos nutrientes disponíveis.

Desenvolveu-se uma forma inicial de fotossíntese que aproveitou a energia do sol usando compostos diferentes da água como fonte de átomos de hidrogênio, mas esta via não produzia oxigênio livre. Pensa-se que a glicólise se desenvolveu antes dessa época e poderia tirar proveito da produção de açúcares simples, mas essas reações não foram capazes de extrair totalmente a energia armazenada nos carboidratos. Uma forma posterior de fotossíntese usou água como fonte de íons de hidrogênio e gerou oxigênio livre. Com o tempo, a atmosfera tornou-se oxigenada. As coisas vivas se adaptaram para explorar esta nova atmosfera e permitiram que a respiração como a conhecemos evoluísse. Quando todo o processo de fotossíntese como o conhecemos se desenvolveu e a atmosfera tornou-se oxigenada, as células foram finalmente capazes de usar o oxigênio expelido pela fotossíntese para extrair mais energia das moléculas de açúcar usando o ciclo do ácido cítrico.

Resumo da Seção

A quebra e a síntese de carboidratos, proteínas e lipídios se conectam com as vias do catabolismo da glicose. Os carboidratos que também podem contribuir para o catabolismo da glicose incluem galactose, frutose e glicogênio. Eles se conectam com a glicólise. Os aminoácidos das proteínas se conectam com o catabolismo da glicose por meio do piruvato, acetil CoA e componentes do ciclo do ácido cítrico. A síntese do colesterol começa com acetil CoA, e os componentes dos triglicerídeos são captados pela acetil CoA e entram no ciclo do ácido cítrico.

Múltipla escolha

O colesterol sintetizado pelas células usa qual componente da via glicolítica como ponto de partida?


O Ciclo de Energia

Os seres vivos acessam a energia quebrando as moléculas de carboidratos. No entanto, se as plantas produzem moléculas de carboidratos, por que precisariam quebrá-las? Os carboidratos são moléculas de armazenamento de energia em todos os seres vivos. Embora a energia possa ser armazenada em moléculas como o ATP, os carboidratos são reservatórios muito mais estáveis ​​e eficientes de energia química. Os organismos fotossintéticos também realizam as reações da respiração para colher a energia que armazenaram nos carboidratos, por exemplo, as plantas têm mitocôndrias além dos cloroplastos.

Você deve ter notado que a reação geral para a fotossíntese:

é o reverso da reação geral para a respiração celular:

A fotossíntese produz oxigênio como subproduto, e a respiração produz dióxido de carbono como subproduto.

Na natureza, não existe desperdício. Cada átomo de matéria é conservado, reciclando indefinidamente. As substâncias mudam de forma ou passam de um tipo de molécula para outro, mas nunca desaparecem (Figura 2).

Figura 2. No ciclo do carbono, as reações de fotossíntese e respiração celular compartilham reagentes e produtos recíprocos. (crédito: modificação da obra de Stuart Bassil)

CO2 não é mais uma forma de resíduo produzido pela respiração do que o oxigênio é um resíduo da fotossíntese. Ambos são subprodutos de reações que passam para outras reações. A fotossíntese absorve energia para construir carboidratos nos cloroplastos, e a respiração celular aeróbica libera energia usando o oxigênio para quebrar os carboidratos nas mitocôndrias. Ambas as organelas usam cadeias de transporte de elétrons para gerar a energia necessária para conduzir outras reações. A fotossíntese e a respiração celular funcionam em um ciclo biológico, permitindo que os organismos acessem a energia de sustentação da vida que se origina a milhões de quilômetros de distância em uma estrela.

Pergunta Prática

Explique a natureza recíproca das reações químicas líquidas para fotossíntese e respiração.


Evolução em ação

Desenvolveu-se uma forma inicial de fotossíntese que aproveitou a energia do sol usando outros compostos além da água como fonte de átomos de hidrogênio, mas essa via não produzia oxigênio livre. Pensa-se que a glicólise se desenvolveu antes dessa época e poderia tirar proveito da produção de açúcares simples, mas essas reações não foram capazes de extrair totalmente a energia armazenada nos carboidratos. Uma forma posterior de fotossíntese usou água como fonte de íons de hidrogênio e gerou oxigênio livre. Com o tempo, a atmosfera tornou-se oxigenada. As coisas vivas se adaptaram para explorar esta nova atmosfera e permitiram que a respiração como a conhecemos evoluísse. Quando todo o processo de fotossíntese como o conhecemos se desenvolveu e a atmosfera tornou-se oxigenada, as células foram finalmente capazes de usar o oxigênio expelido pela fotossíntese para extrair mais energia das moléculas de açúcar usando o ciclo do ácido cítrico.


Questões de pensamento crítico

O exercício físico para aumentar a massa muscular envolve processos anabólicos e / ou catabólicos? Dê evidências para sua resposta.

Explique em seus próprios termos a diferença entre uma reação espontânea e uma que ocorre instantaneamente, e o que causa essa diferença.

No que diz respeito às enzimas, por que as vitaminas e os minerais são necessários para uma boa saúde? Dar exemplos.

Os organismos procarióticos e eucarióticos realizam alguma forma de glicólise. Como esse fato apóia ou não a afirmação de que a glicólise é uma das vias metabólicas mais antigas?

Nós inalamos oxigênio quando respiramos e exalamos dióxido de carbono. Para que é usado o oxigênio e de onde vem o dióxido de carbono?

Quando as células musculares ficam sem oxigênio, o que acontece com o potencial de extração de energia dos açúcares e que vias as células usam?

Você descreveria as vias metabólicas como inerentemente desperdiçadoras ou econômicas, e por quê?

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    • Autores: Samantha Fowler, Rebecca Roush, James Wise
    • Editor / site: OpenStax
    • Título do livro: Conceitos de Biologia
    • Data de publicação: 25 de abril de 2013
    • Local: Houston, Texas
    • URL do livro: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • URL da seção: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/4-critical-thinking-questions

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