8.2 Macronutrientes

Os compostos químicos dos organismos originam-se de moléculas precursoras

do meio ambiente

Até aqui foi enfatizada a dependência dos organismos quanto à obtenção de energia, proveniente da luz ou de substâncias oxidáveis. Os seres vivos dependem do meio ambiente também quanto a um segundo aspecto: a necessidade de compostos químicos para conservação e/ou aumento de sua massa. O aumento de massa ocorre imediatamente após a divisão celular, até que as células-filhas atinjam a massa da célula que lhes deu origem. Os indivíduos em etapas de crescimento têm esta necessidade acentuada, mas, mesmo em um ser adulto, ela permanece. De fato, os compostos presentes em um organismo não são estáveis, sofrendo um contínuo processo de degradação; a estabilidade de sua composição e de suas estruturas depende, portanto, de uma reposição também contínua. Tal reposição é conseguida à custa de substâncias presentes no meio ambiente.

Os tipos de compostos exigidos por cada organismo diferem extraordinariamente. Alguns necessitam apenas de CO 2, H2O e sais minerais e, a partir destas substâncias, são capazes de sintetizar todos os outros compostos de que necessitam — é o caso de algumas bactérias e todos os vegetais. Outros devem receber do meio ambiente um conjunto variado de substâncias, cuja composição varia com a espécie. Como cada organismo contém substâncias que lhe são características e só ele mesmo pode produzir, o que deve ser obtido do meio são os precursores destas substâncias. Mesmo substâncias de constituição complexa são satisfatórias, pois os organismos são capazes de decompô-las e, reorganizando seus componentes, transformá-las em substâncias próprias. Para seres vivos muito simples, como bactérias e fungos, a etapa de separação dos componentes processa-se exteriormente, por ação de enzimas hidrolíticas secretadas para o meio ambiente; para os animais superiores, esta etapa é cumprida pela digestão. Em ambos os casos, as substâncias complexas são resolvidas até seus elementos constituintes que são então absorvidos e distribuídos para as células do organismo; intracelularmente, dá-se a reorganização dos elementos precursores segundo o padrão peculiar do ser vivo em questão.

Todo esse processo de obtenção, armazenamento e utilização de energia, e a transformação de precursores conseguidos do meio em compostos característicos de cada organismo, é efetuado por uma intrincada rede de milhares de reações químicas e constitui o metabolismo. As reações que compõem o metabolismo organizam-se em vias metabólicas, que são sequências definidas de reações enzimáticas específicas. As vias metabólicas funcionam de modo inter-relacionado e extremamente coordenado. No próximo capítulo, será analisada uma primeira via metabólica, a glicólise ou via glicolítica.

 

Os mamíferos não produzem proteínas a partir de carboidratos ou lipídios

Três tipos de compostos orgânicos — carboidratos, lipídios e proteínas — constituem, em massa, os componentes mais importantes dos alimentos; por esta razão são chamados macronutrientes. No processo digestivo, os macronutrientes são degradados até suas unidades constituintes, as principais sendo:

Carboidratos ————→ Glicose

Lipídios ——————→ Ácidos graxos

Proteínas —————→ Aminoácidos

 

Ao longo dos próximos capítulos, será descrito o metabolismo destes compostos. Antes disto, é necessário fazer algumas considerações de ordem geral, que permitirão uma visão integrada das vias metabólicas a serem analisadas posteriormente.

Nesta abordagem preliminar, pretende-se responder às seguintes perguntas, relativas aos macronutrientes:

 

1. Já que o organismo contém carboidratos, lipídios e proteínas, é

obrigatória a ingestão dos três tipos de macronutrientes?

2. Ou algum deles pode ser sintetizado a partir de outro?

Se este for o caso, quais os tipos (ou qual o tipo) de

3. macronutrientes imprescindíveis na dieta?

 

Supondo que indivíduos recebessem em sua dieta apenas carboidratos, ou lipídios, ou proteínas (sem outras restrições dietéticas), quais deles sobreviveriam? A resolução destas questões pode ser obtida pela análise das possibilidades de interconversão dos diferentes tipos de nutrientes. Para

tanto está apresentado na Figura 8.3 um mapa muito simplificado e geral de uma parte do metabolismo. Neste mapa, ao lado do nome dos compostos aparece, entre parênteses, o número de átomos de carbono que os

constituem. A abreviação acetil-CoA refere-se à acetil-coenzima A (Seção

9.2), ou seja, à coenzima A ligada ao grupo acetila. Estão indicados 10 dos 20 aminoácidos constituintes das proteínas, separados em quatro grupos; os outros aminoácidos estariam localizados em um destes grupos. A análise das interconversões deve levar em consideração que, para sintetizar uma proteína, há necessidade de todos os 20 aminoácidos (representados pelos

10 aminoácidos mostrados na Figura 8.3).

Figura 8.3 Mapa simplificado de parte do metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas. As setas indicam, em alguns casos, reações e, em outros, etapas de vias metabólicas compostas por várias reações. As reações ou etapas irreversíveis estão assinaladas em vermelho.

 

Para determinar quais são as conversões exequíveis entre os macronutrientes ou as suas unidades constituintes, verificar se é possível sintetizar:

 

a. Glicose a partir de proteína

b. Ácido graxo a partir de proteína

c. Ácido graxo a partir de glicose

d. Proteína a partir de glicose

e. Glicose a partir de ácido graxo

f. Proteína a partir de ácido graxo.

As resoluções são conseguidas com as informações contidas na Figura

8.3, na qual deve-se observar que:

 

■ A maioria das reações é reversível, mas algumas são irreversíveis,

a saber:

 

Piruvato → Acetil-CoA

Acetil-CoA + Oxaloacetato → Citrato + CoA

α-Cetoglutarato → Succinato

Ile, Leu, Lys, Phe → Acetil-CoA

 

■ As degradações de carboidratos, lipídios e proteínas convergem

para um composto comum, a acetil-CoA.

 

Pode-se, então, construir a tabela a seguir, mostrando as etapas percorridas em cada conversão possível.

 

Conversões Possível? Etapas

a. Proteína → Glicose Sim 1. Ala, Cys, Ser, Gly → Piruvato → Glicose2. Asp → Oxaloacetato →

Piruvato → Glicose

b. Proteína → Ácido graxo Sim 1. Ala, Cys, Ser, Gly → Piruvato → Acetil-CoA → Ácido graxo2. Ile, Leu, Lys,

Phe → Acetil-CoA → Ácido graxo

c. Glicose → Ácido graxo Sim Glicose → Piruvato → Acetil-CoA → Ácido graxo

d. Glicose → Proteína Não

e. Ácido graxo → Glicose Não

f. Ácido graxo → Proteína Não

 

Os itens d, e, f de fato não são possíveis:

 

d. Glicose → Proteína. Na Figura 8.3 vê-se que a glicose pode

originar apenas alguns aminoácidos (Glicose → Piruvato → Ala, Cys, Gly, Ser), não havendo via possível para a obtenção de Ile,

Leu, Lys e Phe. Na ausência do conjunto completo de aminoácidos, a síntese de proteínas é inviável.

e. Ácido graxo → Glicose. Igualmente impossível é a síntese de

glicose a partir de ácido graxo. Na sua degradação, os ácidos graxos são convertidos a acetil-CoA, com dois átomos de carbono; este composto condensa-se com oxaloacetato (quatro carbonos), formando um composto de seis carbonos, o citrato, e liberando a coenzima A (CoA). Por reações subsequentes, o citrato pode regenerar o oxaloacetato, mas deve-se notar que, nestas reações, há produção de duas moléculas de CO2. Esta sequência de reações pode ser assim resumida:

 

Somando-se as duas reações, obtém-se:

 

Acetil-CoA (2) → 2 Co + CoA 2

 

Verifica-se, então, que os dois carbonos do grupo acetila da

acetil-CoA são eliminados sob a forma de CO2 e que não pode haver síntese líquida de oxaloacetato (e, portanto, de glicose) a partir de acetil-CoA.

f. Ácido graxo → Proteína. Por razões análogas às apontadas no item

anterior, não pode haver síntese de proteínas a partir de ácidos graxos.

 

O resultado geral das interconversões pode ser expresso mostrando o que cada macronutriente pode produzir:

 

Macronutriente Pode originar

Proteínas 2 Carboidratos, ácidos graxos

Carboidratos 2 Ácidos graxos