VII - Metabolismo e Regulação da Temperatura - 1

1 – Metabolismo dos Carboidratos e Formação do Trifosfato de Adenosina

Grande parte das reações químicas do organismo tem por objetivo tornar a energia dos alimentos disponível para os diversos sistemas fisiológicos das células. A substância trifosfato de adenosina  (ATP) desempenha papel-chave ao tornar a energia dos alimentos disponível para todos estes processos. A molécula de ATP possui três radicais fosfato unidos a uma  molécula de adenosina. A energia está acumulada nas ligações entre os fosfatos.

Após a perda de um radical fosfato do ATP, o composto transforma-se em difosfato de adenosina (ADP), e após a perda do segundo radical fosfato, o composto resultante é o monofosfato de adenosina (AMP). O alimento nas células é gradualmente oxidado e a energia liberada é utilizada para formar de novo o ATP, mantendo sempre um suprimento desta substância.

O ATP é quase sempre conhecido como a moeda corrente energética do organismo, que ele pode repetidamente ganhar e gastar. Os produtos finais da digestão dos carboidratos no trato alimentar consistem, quase exclusivamente, de glicose, frutose e galactose, sendo a glicose o mais significativo deles. Esses três monossacarídeos são absorvidos pelo sangue pelo sistema  porta e, do fígado, são transportados para todas as partes do corpo pelo sistema circulatório.

Os monossacarídeos atravessam a membrana das células por difusão facilitada, não se caracterizando em transporte ativo. A velocidade de transporte da glicose através da membrana celular é acentuadamente aumentada pela insulina, produzida pelas células beta das ilhotas de Langerhans do pâncreas. Imediatamente após penetrar nas células hepáticas, a glicose, sob ação da enzima glicoquinase, é transformada em glicose 6-fosfato. No restante do organismo, essa transformação também ocorre, sendo a enzima desencadeadora do processo a hexoquinase. Essas reações envolvem gasto de ATP.

(Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples. Apresentam de 3 a 7 carbonos em sua estrutura, havendo uma proporção entre esses átomos e os átomos de hidrogênio, obedecendo uma fórmula geral, onde há um carbono para cada dois hidrogênios e um oxigênio: Cn(H2O)n. Se um monossacrídeo tiver 4 átomos de carbono, ele terá 8 átomos de hidrogênio e 4 átomos de oxigênio.
Os monossacarídeos recebem o sufixo –ose, precedida pelo numero de carbonos que contém em sua fórmula.)

Nas células hepáticas os demais monossacarídeos são convertidos em glicose na sua quase totalidade. Após ser absorvida nas células do organismo, a glicose pode ser utilizada imediatamente como fonte de energia ou então pode ser armazenada na forma de glicogênio no fígado e nos músculos. O processo de formação de glicogênio denomina-se glicogênese. A glicogenólise refere-se à degradação do glicogênio armazenado nas células para a formação de nova glicose.

 Em resposta à sinalização simpática, a norepinefrina  liberada pela supra-renal estimula a glicogenólise, tornando a glicose disponível para o metabolismo rápido. 

  O glucagon é um hormônio secretado pelas células alfa do pâncreas, quando o nível de glicemia cai. Seu efeito é o de mobilizar glicose do fígado para o sangue, elevando o nível glicêmico para o normal.

  O meio mais importante de liberação de energia da molécula de glicose é o processo da glicólise, na qual uma molécula de glicose forma duas de ácido pirúvico. Apesar das numerosas reações químicas que ocorrem na série glicolítica, são formados apenas 2 mols de ATP para cada mol de glicose utilizada. O estágio seguinte é a conversão das duas moléculas de ácido pirúvico em duas moléculas de Acetil Coenzima.

A próxima etapa na degradação da glicose é o ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs. Trata-se de uma seqüência de reações químicas que ocorrem na matriz mitocondrial, em que são utilizadas enormes quantidades de energia para produzir ATP. No ciclo de Krebs são liberados vários íons hidrogênio, que se combinam com o NAD para formar NADH. Em seguida, o NADH libera hidrogênio e se transforma novamente em NAD. 

(NAD é o acrónimo (do inglês Nicotinamide adenine dinucleotide) de nicotinamida adenina dinucleotídeo, difosfopiridina nucleotídeo ou ainda dinucleótido de nicotinamida-adenina. É uma coenzima que apresenta dois estados de oxidação: NAD+ (oxidado) e NADH (reduzido). A forma NADH é obtida pela redução do NAD+ com dois elétron e aceitação de um próton (H+).

Quimicamente, é um composto orgânico (a forma ativa da coenzima B3) encontrado nas células de todos os seres vivos, usado como "transportador de eletrons" nas reações metabólicas deoxi-redução, tendo um papel preponderante na produção de energia para a célula.

Em sua forma reduzida, NADH, faz a transferência de elétrons durante a fosforilação oxidativa.)

Durante essas alterações, os elétrons que são removidos dos átomos de hidrogênio, produzindo sua ionização, entram imediatamente numa cadeia de transporte de elétrons na membrana interna da mitocôndria.

A etapa final da fosforilação oxidativa é a conversão do ADP em ATP. Durante a glicólise são formadas duas moléculas de ATP, durante o ciclo de Krebs duas moléculas e durante a fosforilação oxidativa são formadas trinta e quatro moléculas de ATP. Em certas ocasiões, o oxigênio torna-se insuficiente ou não está disponível, de modo que a oxidação celular da glicose não pode ocorrer.

Todavia, mesmo nestas condições, uma pequena quantidade de energia ainda pode ser liberada para as células pela glicólise, uma vez que as reações químicas durante a degradação glicolítica da glicose a ácido pirúvico não necessitam de oxigênio. Infelizmente, este processo desperdiça uma grande quantidade de glicose. A formação do ácido lático durante a glicólise anaeróbica permite a liberação de energia anaeróbica adicional.

Em condições anaeróbicas, a maior parte do ácido pirúvico é convertido em ácido lático, que se difunde rapidamente das células para os líquidos extracelulares e para o interior de outras células. Embora praticamente todos os carboidratos utilizados pelos músculos sejam degradados a ácido pirúvico pela glicólise e, em seguida, convertidos em dióxido de carbono e átomos de hidrogênio pelo ciclo do ácido cítrico, este esquema glicolítico e do ácido cítrico não constitui o único meio pelo qual a glicose pode ser degradada para fornecer energia.

Existe um segundo esquema importante para a degradação da glicose, denominado via das pentoses. A via das pentoses é especialmente importante no fornecimento de energia e de alguns dos substratos para a conversão dos carboidratos em gordura. Quando as reservas corporais de carboidratos diminuem abaixo do normal, pode-se verificar a formação de glicose a partir dos aminoácidos e dos lipídios, num processo denominado gliconeogênese. A diminuição dos carboidratos nas células e a redução da glicemia constituem os estímulos básicos que causam o aumento da gliconeogênese.

A liberação de glicocorticóides pelo córtex supra-renal constitui um dos meios mais importantes de estimulo à gliconeogênese. O nível normal da glicemia oscila em torno de 90 a 110 mg por ml de sangue e está intimamente relacionado com os níveis de insulina e  glucagon.