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 correctamente 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 correcta 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 activadas ou inibidas.

Todas as vias metabólicas apresentam pelo menos uma reacção 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 facto 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 afectar outros processos, nomeadamente, o processo oposto. Para perceber isto podemos pensar em dois processos opostos, na glicólise (degradação de glucose) e na gluconeogénese (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 activo, ou outro tem que estar inibido. Se ambos fossem catalisados pelas mesmas enzimas, era impossível activar um processo e inibir o outro. Ou se activavam 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 actua na gluconeogénese, eu posso activar ou inibir este processo sem afectar o oposto. J

São exactamente estas reacções 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 reacções 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 afecta todas as enzimas de cada via metabólica. Basicamente, se existir pouco substrato, as enzimas não vão poder actuar 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 interactuar 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 actuar nas células-alvo. Normalmente a sua acção culmina na fosforilação ou desfosforilação das enzimas regulatórias, alterando a sua eficiência catalítica (activa 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 activar 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.

Principais fontes bibliográficas:

- Quintas A, Freire AP, Halpern MJ, Bioquímica - Organização Molecular da Vida, Lidel

- Nelson DL, Cox MM, Lehninger - Principles of Biochemistry, WH Freeman Publishers