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A lógica química da vida 
Ricardo Vieira  
Professor de Bioquímica – Universidade Federal do Pará  
E‐mail: jrvieira@ufpa.br 
 
ma  das  questões mais  antigas  da 
ciência  é  como  as  células  funcio‐
nam?; como, dentre tantas alterna‐
tivas metabólicas, elas “escolhem” 
uma  como  principal?;  por  que  a 
célula  “prefere”  sintetizar  uma molécula  em  de‐
trimento de outra?; por que  células de um único 
organismo possuem metabolismo tão distinto? 
Questões  como  essas  são  fundamentais 
para  orientar  os  estudos destinados  a desvendar 
os  mistérios  do  metabolismo  celular,  apesar  de 
demonstrar um  antropocentrismo  típico  em  “hu‐
manizar” as “preferências” por esta ou aquela via 
por ser a “melhor”, a que trás “mais vantagens”. 
É lógico que a célula não tem como “esco‐
lher”  o  que  vai  fazer  baseada  em  “preferências” 
ou  em  “desejos”. Ao  contrário,  a  célula  não  tem 
escolhas! As  leis básicas da química e  termodinâ‐
mica dão o ritmo às suas atividades metabólicas e 
a  vida  passa  a  ser  um  equilíbrio  dinâmico  das 
reações metabólicas que garantem sua persistência 
em um ambiente geralmente hostil e que permite 
a vida desde que sejam cumpridas  regras quími‐
cas universais.  
Após séculos de desenvolvimento científi‐
co, pode‐se  concluir  com  segurança que os  fenô‐
menos  bioquímicos  são  regidos  pelas  mesmas 
regras que regem  todas as reações químicas. Não 
há  evidências de uma  força  externa  ao  ambiente 
celular que “conduza” a vida em um  sentido es‐
pecífico que não  àquele que  rege qualquer outra 
molécula e isto é válido para todos os seres vivos, 
sem “privilégios” para nenhum em especial. 
Paradoxalmente, a “persistência” da vida 
em  ir  contra  as  leis  da  termodinâmica  que  de‐
monstram que o caos rege o espontâneo, as células 
“insistem”  em  sintetizar  moléculas  complexas 
contra as correntes caudalosas da termodinâmica, 
conservando energia ao  invés de dispersá‐la para 
o meio. Enquanto que as leis do universo indicam 
que é “mais fácil” ser aniquilada, a célula “insiste” 
em  “viver”.  O  que  é  a  vida,  então,  se  não  uma 
“tentativa desesperada de não morrer”? 
Dentro desse  contexto,  esse artigo  almeja 
apresentar os mecanismos básicos de manutenção 
desse equilíbrio dinâmico dos processos celulares 
responsáveis por uma lógica longe de ser incerta, 
a vida. 
 
Metabolismo 
 
  O  termo  tem  origem  do  grego  metabolé 
(mudança, troca) + ismos (ação) e indica o conjunto 
de  transformações  químicas  de  um  organismo 
para a formação, desenvolvimento e produção da 
energia necessária para manter a vida.  
  As  reações  metabólicas  podem  ser  de 
duas  categorias:  síntese  e  degradação.  Quando 
moléculas  simples  se  organizam  em  moléculas 
mais  complexas,  há  o  fenômeno  de  síntese  ou 
anabolismo,  termo  que  deriva  do  grego  anabolé 
(demora)  o  que  lembra  o  caráter  de  retardar  a 
morte das células. De fato, em reações anabólicas 
são  sintetizadas  as  moléculas  que  garantem  o 
armazenamento de energia para as reações celula‐
res futuras.  
  No  entanto,  para  que  ocorram  reações 
anabólicas,  é  necessária  a  existência  de  energia 
disponível  para  a  síntese  que  é  garantida  pelas 
reações do catabolismo celular, termo que deriva 
do  grego  katabolé  (ação  de  atirar  de  cima  para 
baixo)  e  sugere  a  propriedade  de  decréscimo  e‐
nergético  típico  das  reações  de  degradação  de 
moléculas complexas.  
Moléculas que  são degradadas  liberam  a 
energia existente em suas ligações químicas e essa 
energia é usada para sintetizar outras moléculas. 
Assim, as reações catabólicas e anabólicas se aco‐
plam, uma fornecendo a energia que será utiliza‐
da pela outra. 
  Dentro  do  ponto  de  vista  energético,  a 
manutenção  da  energia  celular  é  essencial  para 
que haja sempre uma quantidade de energia dis‐
ponível para a síntese de biomoléculas.  
A energia liberada por uma reação quími‐
ca não é criada, mas já existia antes e estava arma‐
zenada nos substratos sob outra forma; essa ener‐
gia também não se perde, mas permanece no sis‐
tema armazenada nos produtos, sob outra forma. 
As  moléculas  complexas  sintetizadas  na  célula 
são, portanto, verdadeiras “baterias” que armaze‐
U
A lógica da vida 
Ricardo Vieira 
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nam  energia vital que  é  liberada para  as  reações 
de síntese no momento de sua degradação. 
Essa “cumplicidade” entre reações catabó‐
licas  e  anabólicas  é  a  essência  da  regulação  dos 
complexos processos que mantém a vida  (Figura 
1) 
No interior das molé‐
culas  complexas,  existe  um 
emaranhado  de  ligações 
químicas que se mantém com 
a manutenção  de  um  estado 
energético alto em virtude do 
complicado  arranjo  entre  os 
átomos no que diz respeito à 
ordenação  dos  elétrons  nas 
ligações químicas. No  entan‐
to,  para  que  haja  a  desorga‐
nização da estrutura molecu‐
lar é necessário que seja  irra‐
diada  energia  sobre  a  molé‐
cula (energia de ativação).  
A  quantidade  de  e‐
nergia necessária para levar a 
molécula  a  uma  situação  de 
máxima instabilidade (estado 
de  ativação)  varia  em  cada 
tipo de molécula.  
De  uma  maneira  geral,  quanto  maior  a 
presença de elementos que confiram instabilidade 
à molécula (p.ex.: presença de átomos de alta ele‐
tronegatividade), menos  energia de ativação  será 
necessário para induzir o estado de ativação.  
Uma vez atingido o estado de ativação, a 
molécula  complexa  se  desorganiza,  ligações  quí‐
micas se  desfazem e moléculas mais simples pas‐
sam a ser formadas utilizando menos energia que 
antes e o excesso de energia passa a  ser  liberada 
para  o  meio  externo.  Assim,    o  nível  energético 
das  novas   moléculas  se mantém mais  baixo  do 
que a molécula original. Como o meio passa a ter 
um nível  energético maior,  esse  tipo de  reação  é 
tipicamente descrito como exotérmica. 
De maneira  inversa, nas  reações endotér‐
micas  as  moléculas  dos  substratos  absorvem  e‐
nergia do meio  externo  até  atingirem um  estado 
de ativação e se organizarem em um novo arranjo 
mais  complexo  do  que  o  anterior.  A  diferença 
básica está no  fato que parte da energia de ativa‐
ção  fica  acumulada  nas  moléculas  que  passam, 
portanto, a serem mais energéticas e menos está‐
veis do que as originais. 
Como  todas  as  atividades  biológicas  de‐
pendem de gasto de energia, as reações anabólicas 
garantem  as moléculas  a  serem  catabolizadas de 
acordo com as necessidades da célula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os dilemas biológicos 
da termodinâmica 
 
Entropia e entalpia 
O  estudo  da  termodinâmica  (do  grego 
therme, calor + dynamis, energia) aborda os efeitos 
da energia sobre a matéria.  
Nos sistemas biológicos, a energia de ati‐
vação  das  reações  geralmente  é  o  calor,  com  e‐
xemplares  exceções  como  a  fotossíntese  onde  a 
energia  luminosa desencadeia o processo de  sín‐
tese da glicose nos  vegetais. 
A  energia  armazenada  nas  moléculas  é 
denominada  de  conteúdo  de  calor  ou  entalpia 
(H)  (do grego  enthalpein, aquecer)  . Dessa  forma, 
em  reações  exotérmicas  (catabólicas)  há  a  queda 
da  entalpia  das  moléculas  com  produtos  menos 
energéticos que os substratos e, de maneira inver‐
sa, nas reações endotérmicas a entalpia aumenta.  
Como  o  calor  é  espontaneamente  trans‐
mitido de um corpo mais quente para outro mais 
frio e o aumento da temperatura leva a um estado 
mais desorganizado das moléculas, pode‐se  con‐
cluir que as reações onde há o aumento da ental‐
 
 
Figura 1 –   Síntese  e  degradação  de moléculas  absorvem  ou  geram  e‐
nergia. Essa energia é compartilhada nas reações anabólicas 
e catabólicas