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Regulação Metabólica

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Regulação Metabólica – O que é

Regulação metabólica é o processo pelo qual todas as células – a partir de bactérias aos seres humanos – controlam os processos químicos necessários para a vida.

O metabolismo é organizado em, passo dependente reações complexas chamadas vias metabólicas.

As proteínas especiais chamadas de enzimas são a principal forma que essas vias são reguladas, embora a concentração de nutrientes, produtos residuais, e os hormônios podem controlar as taxas metabólicas.

Distúrbios metabólicos são as doenças causadas pela ausência de enzimas-chave que perturbam a regulação normal de um dado percurso herdado.

O metabolismo descreve as reações químicas em que os organismos da função, de da respiração celular para os eventos subjacentes a digestão, crescimento e reprodução.

Sistemas chamado vias metabólicas coordenam essas funções e, geralmente, são iniciados ou parados por proteínas chamadas de enzimas.

regulação metabólica é a base do controle biológico de metabolismo, uma vez que permite as células vivas para dirigir estas vias.

Nos sistemas não biológicos, de equilíbrio com o ambiente exterior ocorre após a conclusão das reações químicas, que matariam a célula viva. Assim, a regulação metabólica ajuda a manter o sistema vivo em um estado quimicamente equilibrado, chamado de homeostase.

A forma mais básica de regulação metabólica ocorre quando os genes instruem as células a produzir enzimas e regular sua quantidade. Além disso, numa via metabólica, as moléculas sofrem mudanças significativas e são utilizadas pela célula ou processados para gerar mais um passo na via. Algumas destas moléculas, chamadas substratos, são meios eficazes de regulação metabólica através de sua concentração. A taxa de uma via metabólica vai mudar, dependendo da existência e concentração de um substrato, o qual tem de se ligar a uma enzima a fim de funcionar. Em adição aos substratos, as enzimas são frequentemente dependente de outros enzimas e de vitaminas.

Mesmo as plantas usam hormônios para controlar o seu metabolismo. Nos animais superiores, a regulação externa do metabolismo pode vir de sinais químicos que controlam a atividade da enzima, seja por ação direta sobre as enzimas ou por afetar os genes que regulam a sua produção. Algumas formas de regulação metabólica alterar apenas a taxa de tempo em que ocorre um processo bioquímico; outros ativar um processo ou evitar que ele seja iniciado. Em animais, a taxa metabólica controla as funções de respiração a gordura corporal.

Existem muitas doenças do metabolismo, incluindo milhares de deficiências congênitas de genes que codificam enzimas essenciais. Doenças da tireóide pode mudar radicalmente a taxa metabólica, causando a obesidade ou quase inanição. Às vezes, o metabolismo humano é excessivamente lenta ou rápida devido a estados de doença e pode ser tratada clinicamente.

Algumas drogas ou substâncias nutricionais pode ser dito para aumentar as taxas metabólicas, alterando a taxa de vias envolvidas com hidratos de carbono ou a digestão de gordura. Em doentes com diabetes mellitus, por exemplo, os efeitos da insulina sobre o metabolismo da hormona de açúcar estão comprometidos, e insulina sintética deve ser administrada para restabelecer a regulação metabólica normal.

Regulação Metabólica – Controle do metabolismo

Regulação Metabólica

Como os ambientes da maioria dos organismos estão constantemente a mudar, as reações do metabolismo deve ser finamente regulado para manter constante um conjunto de condições dentro das células, uma condição chamada homeostase. Regulação metabólica permite aos organismos também para responder aos sinais e interagir ativamente com seus ambientes.

Dois conceitos intimamente ligados são importantes para a compreensão de como vias metabólicas são controladas.

Em primeiro lugar, o regulamento””de uma enzima em um caminho é a forma como sua atividade é aumentada e diminuída em resposta a sinais. Em segundo lugar, o controle””exercido por esta enzima é o efeito que essas mudanças em sua atividade tem sobre a taxa global da via (o fluxo através da via). Por exemplo, uma enzima pode mostrar grandes mudanças na atividade (isto é,””é altamente regulada) mas se estas mudanças têm pouco efeito sobre o fluxo de uma via metabólica, então esta enzima não está envolvida no controle da via.

Existem vários níveis de regulação metabólica. Na regulação intrínseca, a via metabólica auto-regula para responder às mudanças nos níveis de substratos ou produtos, por exemplo, uma diminuição na quantidade de produto pode aumentar o fluxo através da via para compensar.

Controle extrínseco envolve uma célula em um organismo multicelular mudar o seu metabolismo em resposta a sinais de outras células. Esses sinais são geralmente sob a forma de mensageiros solúveis, como hormônios e fatores de crescimento e são detectados por receptores específicos na superfície da célula. Esses sinais são então transmitidos dentro da célula por sistemas de segundo mensageiro, que muitas vezes envolveram a fosforilação das proteínas.

Um exemplo muito bem compreendido de controle extrínseco é a regulação do metabolismo da glicose pelo hormônio insulina. A insulina é produzida em resposta ao aumento nos níveis de glicose no sangue.

Ligação do hormônio a receptores de insulina nas células, então, ativa uma cascata de proteínas quinases que causam as células para pegar a glicose e convertê-lo em moléculas de armazenamento, como ácidos graxos e glicogênio. O metabolismo do glicogênio é controlada pela atividade da fosforilase, a enzima que quebra de glicogênio, e glicogênio sintase, a enzima que faz.

Estas enzimas são reguladas de forma recíproca, com fosforilação glicogênio sintase inibir, mas a ativação fosforilase.

Insulina provoca a síntese de glicogênio pela ativação de proteínas fosfatases e produzindo um decréscimo na fosforilação destas enzimas.

Regulação Metabólica – Regulação do metabolismo

O nosso organismo apresenta uma flexibilidade metabólica notável!

Basta pensar, por exemplo, que nós conseguimos adaptarmo-nos a situações tão contrárias como: estar 8-9 horas sem comer (quando dormimos, por exemplo), ou ingerir uma refeição muito calórica.

Ou então fazer um exercício físico muito intenso e num curto espaço de tempo, ou um exercício mais moderado e mais demorado, ou ainda ficar em repouso.

Esta nossa capacidade de lidar corretamente com estes opostos é uma consequência da regulação que as nossas vias metabólicas sofrem.

A regulação dos processos metabólicos é, na minha opinião o aspecto central para uma compreensão correta do metabolismo.

Antes de começar a falar em concreto da regulação de cada via metabólica, convém abordar alguns conceitos mais gerais?

Em primeiro lugar, o que é a regulação das vias metabólicas?

É o processo pelo qual a velocidade global de cada processo é alterada. Atenção, quando se fala em regulação não se está obrigatoriamente a falar de inibição, pois as vias metabólicas podem ser ativadas ou inibidas.

Todas as vias metabólicas apresentam pelo menos uma reação específica desse processo, que é irreversível.

Isto garante à célula 2 aspectos muito importantes:

1. Faz com que as vias metabólicas não ocorram nos dois sentidos, como consequência apenas do fluxo de massas. Ou seja, se uma via metabólica produzir a molécula X e a célula precisar de produzir mais X, não vai ser pelo fato de já existir essa molécula dentro da célula que se vai dar a degradação da mesma.

2. Permite regular especificamente uma via metabólica sem ter que afetar outros processos, nomeadamente, o processo oposto. Para perceber isto podemos pensar em dois processos opostos, na glicólise (degradação de glucose) e na gluconeogênese (síntese de glucose), por exemplo. Nas células os dois processos não ocorrem simultaneamente, pois não fazia sentido estar a degradar e sintetizar glucose ao mesmo tempo. Portanto, quando um está ativo, ou outro tem que estar inibido. Se ambos fossem catalisados pelas mesmas enzimas, era impossível ativar um processo e inibir o outro. Ou se ativavam os dois, ou se inibiam os dois. Como é que conseguimos dar a volta a este problema? Recorrendo pelo menos a uma enzima específica para cada processo! Assim, se eu tiver uma enzima específica na glicólise (na realidade são 3) que não atua na gluconeogênese, eu posso ativar ou inibir este processo sem afetar o oposto.

São exatamente as reações específicas e irreversíveis que são catalisadas pelas chamadas enzimas regulatórias.

As enzimas regulatórias são enzimas que funcionam como uma espécie de válvulas das vias metabólicas onde estão inseridas, permitindo escoar mais intermediários, se fizer falta mais produto, ou acumular esses intermediários, se existir produto suficiente. As reações catalisadas por estas enzimas são muitas vezes designadas por pontos de regulação, sendo consideradas os passos limitantes (mais lentos) do processo do qual fazem parte. Sendo assim, se a sua velocidade for aumentada, a velocidade global da via onde estão inseridas aumenta, e se a sua velocidade for diminuída, a velocidade global do processo também diminui.

Há 4 tipos de regulação das vias metabólicas:

1. Disponibilidade do substrato: É o método de regulação mais rápido e afeta todas as enzimas de cada via metabólica. Basicamente, se existir pouco substrato, as enzimas não vão poder atuar à sua velocidade máxima, e se não existir substrato, as enzimas param.
2. Regulação alostérica: 
É a forma mais rápida de regulação específica de apenas determinadas enzimas, as chamadas enzimas regulatórias. Esta forma de regulação requer a presença de moléculas (moduladores alostéricos) que vão interatuar com as enzimas, levando a alterações estruturais que podem tornar a enzima mais rápida ou mais lenta (moduladores positivos e negativos, respectivamente).
3. Regulação hormonal: 
É um processo mais demorado do que a regulação alostérica, e envolve a produção de hormonas em resposta a um estímulo. As hormonas são lançadas na corrente sanguínea e vão atuar nas células-alvo. Normalmente a sua ação culmina na fosforilação ou desfosforilação das enzimas regulatórias, alterando a sua eficiência catalítica (ativa ou inibe, dependendo da enzima em causa). Este efeito designa-se por modificação covalente reversível.
4. Alterações na concentração das enzimas: 
Esta é a forma mais lenta de regulação e pressupõe alterações nas taxas de síntese e degradação das enzimas, alterando a sua concentração. Por exemplo, se a célula pretender ativar uma via metabólica, pode fazê-lo aumentando a quantidade das enzimas dessa via. Desde que o substrato não seja limitante, a velocidade global da conversão de substrato em produto vai aumentar. O efeito contrário verifica-se fazendo o raciocínio inverso.

Fonte: www.wisegeek.com/news-medical.net/www.biologia-ar.hpg.ig.com.br

 

 

 

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