O que são Mecanismos de retroalimentação? #bioquimica

Você entende como os mecanismos de retroalimentação das rotas bioquímicas regulam os sistemas biológicos?

Para algumas pessoas as rotas bioquímicas parecem um verdadeiro bicho de sete cabeças, cheio de enzimas com nomes esquisitos que hora aceleram  e hora reduzem a velocidade da via, sem conseguir entender o porquê isso acontece por se preocupar demais em memorizar e a sequência enzimática da rota e os produtos que ela gera. Claro que tudo fica mais fácil se você entender o porquê dessas vias funcionarem de um jeito ou de outro em determinadas condições e como elas são reguladas. Os mecanismos de retroalimentação atuam como um tipo de regulador das rotas bioquímicas, podendo acelerar ou reduzir a velocidade de uma via por inibir ou ativar uma enzima chave da via em questão.

Para entender melhor como funcionam os mecanismos de retroalimentação, vamos usar os músculos como exemplo. Quando as células musculares necessitam de mais energia durante um exercício físico, elas aumentam o consumo de glicose, que é a sua fonte de energia. Em contraposição, temos no momento do repouso um conjunto de reações químicas diferentes que vão armazenar a glicose em excesso, convertendo-a em outras moléculas de armazenamento, como o glicogênio (muscular e hepático) e os ácidos graxos. Assim como na maioria dos processos biológicos, os processos responsáveis por causar o armazenamento ou a degradação da glicose pelo músculo, serão catalisados por enzimas. Cada tipo de enzima catalisa uma reação química específica. Em muitos casos, essas reações estão integradas em rotas bioquímicas, cada uma com uma etapa própria.

Mas espera um pouco ai, você entende o que é ter um processo catalisado por enzima? Lembra o que é uma enzima? Bom, de forma resumida, enzimas são em sua maioria proteínas (sim, em sua maioria, pois há um grupo de moléculas de RNA que também possuem função catalítica) que vão facilitar e agilizar um processo que demoraria muito, mas muitooo tempo para acontecer. Elas estão no centro de cada um dos processos bioquímicos e permitem que eles aconteçam em um período de tempo compatível com a vida. Falaremos mais detalhadamente das enzimas em um texto mais específico e destinado a elas.

Voltando ao assunto… E como a célula faz para coordenar essa série de rotas bioquímicas? No exemplo que demos sobre o gerenciamento da glicose, como será que a célula faz para ajustar o suprimento de combustível a demanda, regulando rotas opostas de consumo e de armazenamento da glicose?

Aí é que entram os mecanismos de retroalimentação, que nada mais é que a habilidade que os processos biológicos têm para se autorregular.

Na regulação por retroalimentação, a saída ou o produto de um processo é que vai regular esse mesmo processo. Confuso? Calma que já vai descomplicar!

A forma mais comum de regulação é a retroalimentação negativa ou feedback negativo, onde o acúmulo do produto final desacelera o processo. Por exemplo, a quebra da glicose (glicólise) gera energia química na forma de ATP. Se essa célula produz mais ATP do que pode utilizar, o ATP em excesso vai “retroalimentar” e inibir a enzima-chave que está presente no início da rota, que no caso da glicólise as enzimas-chave inibidas por ATP são a Fosfofrutoquinase-1 (PFK-1) e a Piruvato quinase. Ou seja, é um mecanismo de economia dos sistemas biológicos… afinal, pra quê fazer mais ATP se eu não estou precisando? Pra quê fazer “mais energia” se não estou gastando? Não tem necessidade! Vamos então estocar e quando precisar convertemos a glicose em energia!

retroalimentação-negativa

Além da regulação negativa, existe também muitos processos regulados por retroalimentação positiva, na qual o produto final acelera a sua própria produção. Exemplo disso é a coagulação sanguínea em resposta a lesões. Quando vaso sanguíneo é danificado, as plaquetas começas a se agregar no local, e é aí que a retroalimentação positiva acontece, pois os compostos liberados pelas plaquetas que estão presentes no local da lesão, vão atrair MAIS plaquetas. E o acúmulo de plaquetas inicia então um processo complexo para formação de um coágulo que fechará a lesão.


retroalimentação-positiva

“A retroalimentação é um molde regulador comum para a vida em todos os níveis, desde moléculas até ecossistemas e a biosfera. Essa regulação é um exemplo da integração que torna os sistemas vivos muito maiores do que a soma das suas partes. ” (Campbell, 2010)


Fontes: Livro – Biologia. Neil A. Campbell, Jane B. Reece – 8ª edição – Porto Alegre: Artmed, 2010.

Livro – Princípios de Bioquímica de Lehninger. David L. Nelson, Michael M. Cox – 6ª edição – Porto Alegre: Artmed, 2010.

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