Metabolismo de Energia e ATP nas Células

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do Exercício 
Fisiologia
 •Bioenergética 
A energia proveniente da oxidação dos macronutrientes é recolhida e conduzida através do composto rico em energia trifosfato de adenosina (ATP).
O papel de doador de energia-receptor de energia do ATP representa as duas principais atividades transformadoras de energia da célula:
	Extrair a energia potencial dos alimentos e conservá-la nas ligações do ATP.
	Extrair e transferir a energia química contida no ATP para acionar o trabalho biológico.
♡O ATP é o agente ideal para a transferência de energia e é a “moeda de energia das células”
Chama-se metabolismo ao conjunto de reacções químicas que ocorrem nas células, e que lhe permitem manter-se viva, crescer e dividir-se. Classicamente, divide-se o metabolismo em:
	Catabolismo - obtenção de energia e poder redutor a partir dos nutrientes (carboidratos, proteínas e gorduras).
	Anabolismo - é uma fase sintetizante sintetizante do metabolismo. É nele que as unidades fundamentais são reunidas para formar as macromoléculas componentes das células, como as proteínas, DNA etc. (produção de novos componentes celulares, em processos que geralmente utilizam a energia e o poder redutor obtidos pelo catabolismo de nutrientes.)
Várias formas de produzir ATP
O corpo mantém um aporte contínuo de ATP por intermédio de vias metabólicas diferentes: algumas estão localizadas no citosol (glicolíse-anaeróbica) da célula enquanto outras operam na mitocôndria (o ciclo do ácido cítrico e a cadeia respiratória-aeróbica).
	No citosol, existe apenas uma pequena reserva de ATP, de tal maneira que, à medida que ele é utilizado, deve ser reposto por meio de reações que fosforilam o ADP a ATP. Existem dois mecanismos de regeneração do ATP: O primeiro é a fosforilação ao nível de substrato, em que um radical fosfato é transferido para o ADP por um composto intermediário, a fim de formar o ATP. Este tipo de fosforilação pode ocorrer na ausência de oxigênio, condição denominada de metabolismo anaeróbico. Como exemplo deste tipo de fosforilação, temos: a glicólise. 
	O segundo mecanismo de produção de ATP é a fosforilação oxidativa, que ocorre nas membranas internas das mitocôndrias, e que exige a presença de oxigênio molecular. A fosforilação oxidativa produz a maior parte do ATP utilizado pelo organismo. O conjunto das reações que compõem a fosforilação oxidativa é chamado metabolismo aeróbico.
 
Para compreender a importância dos fosfatos de alta energia intramusculares na atividade física, pense em atividades cujo êxito dependa de salvas de energia curtas e intensas. Essas atividades incluem futebol, tênis, pentatlo, golfe, vôlei, hóquei sobre grama, beisebol, halterofilismo e corte de madeira, que frequentemente exigem salvas de esforço máximo que duram até 8 s.
	A liberação de energia no catabolismo dos macronutrientes tem uma finalidade essencial: fosforilar o ADP para voltar a formar o composto rico em energia ATP.
	
Metabolismo da energia proveniente dos macronutrientes
LIBERAÇÃO DE ENERGIA PELOS CARBOIDRATOS
A função primária dos carboidratos é suprir energia para o trabalho celular. 
1. Os carboidratos proporcionam o único substrato dos macronutrientes cuja energia armazenada gera ATP sem oxigênio(anaerobicamente). Isso adquire importância na atividade requerendo liberação rápida de energia acima dos níveis proporcionados pelo metabolismo aeróbico. Nesse caso, o glicogênio intramuscular fornece a maior parte da energia para a ressíntese do ATP.
Glicólise aeróbica versus anaeróbica
Existem duas formas de degradação dos carboidratos em uma série de reações de fermentação denominadas coletivamente glicólise (“dissolução do açúcar”). Em uma forma, o lactato, formado a partir do piruvato, torna-se o produto final. Na outra forma, o piruvato continua sendo o produto final.
	Esse tipo de degradação do carboidrato (às vezes denominado glicólise aeróbica “com oxigênio”) é um processo relativamente lento que resulta em substancial formação de ATP. Em contrapartida, a glicólise que resulta na formação de lactato (denominada glicólise anaeróbica “sem oxigênio”) representa uma produção rápida, porém limitada, de ATP.
Processo glicolítico
O substrato inicial (glicose) até o substrato final (lactato ou piruvato)
LIBERAÇÃO DE ENERGIA PELAS GORDURAS
A gordura armazenada representa a mais abundante fonte corporal de energia potencial. Em relação aos carboidratos e às proteínas, a gordura armazenada proporciona uma quantidade quase ilimitada de energia.
Três fontes energéticas específicas para o catabolismo das gorduras incluem:
1 . Os triacilgliceróis armazenados diretamente na fibra muscular estriada esquelética em grande proximidade da mitocôndria (mais nas fibras musculares de contração lenta que naquelas de contração rápida).
2 . Os triacilgliceróis circulantes nos complexos lipoproteicos que acabam sendo hidrolisados na superfície do endotélio capilar de determinados tecidos.
3. Os ácidos graxos livres circulantes mobilizados a partir dos triacilgliceróis no tecido adiposo.
 O sangue transporta os ácidos graxos livres (AGL) liberados pelos adipócitos e ligados à albumina plasmática. A energia é liberada quando os triacilgliceróis armazenados na fibra muscular também são degradados a glicerol e ácidos graxos. 
LIBERAÇÃO DE ENERGIA PELAS PROTEÍNAS
	A proteína desempenha o papel auxiliar como substrato energético durante as atividades de endurance e o treinamento intenso. Quando utilizados para a obtenção de energia, os aminoácidos (principalmente aqueles de cadeia ramificada como leucina, isoleucina, valina, glutamina e aspartato) devem ser transformados primeiro em uma forma que lhes permita participar prontamente nas vias energéticas.
	Essa conversão depende da retirada do nitrogênio chamada desaminação da molécula do aminoácido. O fígado funciona como o principal local para a desaminação, embora o músculo
estriado esquelético também contenha enzimas que removem o nitrogênio de um aminoácido e o transferem para outros compostos durante o processo de transaminação.
	Quais as Vias Metabólicas?
Glicolíse,Fosforilação oxidativa e Ciclo do ácido cítrico(Ciclo de Krebs)
	Sistema de energia imediata (ATP-PCr)
	Sistema de energia a curto prazo (glicolíse)
	Sistema de energia a longo prazo (aeróbico)
ENERGIA IMEDIATA \ SISTEMA ATP-PCR
A atividade física de alta intensidade e curta duração requer energia imediata (corrida de 100 m, na natação de 25 m ou levantamento de pesos pesados).
Essa energia provém quase exclusivamente de fosfatos de alta energia intramusculares (ou fosfagênio), trifosfato de adenosina (ATP) e fosfocreatina (Pcr).
*A taxa máxima de transferência de energia pelos fosfatos de alta energia ultrapassa em quatro a oito vezes a transferência máxima de energia do metabolismo aeróbico.
ENERGIA A CURTO PRAZO \ SISTEMA GLICOLÍTICO (FORMAÇÃO DO LACTATO)
A ressíntese dos fosfatos de alta energia é rápida durante a atividade física intensa e de curta duração.A energia para fosforilar o ADP durante esse tipo de movimento provém principalmente da degradação do glicogênio muscular armazenado por meio da glicólise anaeróbica rápida com subsequente formação de lactato. Lembre-se de que esse processo torna possível a formação também rápida do ATP sem a presença de oxigênio. A glicólise anaeróbica rápida para a ressíntese do ATP pode ser considerada uma fonte energética de reserva. Ela se torna ativa quando uma pessoa acelera no início do movimento ou durante os últimos quilômetros em uma corrida, quando realiza um esforço máximo do início ao fim durante uma corrida de 440 m ou uma prova de natação de 100 m.
ENERGIA A LONGO PRAZO \ SISTEMA AERÓBICO
Como já foi abordado, as reações glicolíticas produzem relativamente poucas moléculas de ATP. Consequentemente, o metabolismo aeróbico fornece quase toda a transferência de energia quando uma atividade física intensa prossegue por mais de alguns minutos.
Consumo máximo de oxigênio
O VO2máx proporciona uma medida quantitativa da capacidade do indivíduo pararessíntese aeróbica do ATP. Isso torna o VO2máx um importante indicador de como uma pessoa consegue manter uma atividade intensa por mais de 4 ou 5 min. A possibilidade de alcançar um VO2máx alto é fisiologicamente importante além de seu papel, que consiste em permitir o metabolismo energético. Um VO2máx alto requer resposta integrada e de alto nível de diversos sistemas de apoio fisiológico (ventilação pulmonar, concentração de hemoglobina, volume sanguíneo e débito cardíaco, fluxo sanguíneo periférico e capacidade metabólica celular).
Fibras musculares de contração rápida e lenta
	Existem dois tipos distintos de fibras musculares nos seres humanos, cada um deles gerando ATP diferentemente. Uma fibra de contração rápida (CR), ou tipo II, possui duas subdivisões primárias, tipo IIa e tipo IIx. Cada tipo de fibra apresenta alta velocidade de contração e alta capacidade para a produção anaeróbica de ATP via glicólise. A subdivisão representada pela fibra tipo IIa também tem capacidade aeróbica bastante alta. As fibras tipo II tornam-se ativas durante as atividades commudança de ritmo e com paradas e arranques, como basquete, hóquei de campo, lacrosse, futebol e hóquei sobre o gelo. Elas aumentam também a produção de força ao correr ou pedalar para subir a colina enquanto se mantém uma velocidade constante ou durante um esforço de alto impacto que precise de movimentos rápidos e intensos, que dependem quase exclusivamente da energia proveniente do metabolismo anaeróbico.
	O segundo tipo de fibra, a fibra muscular de contração lenta (CL), ou tipo I, gera energia principalmente através das vias aeróbicas. Esta fibra tem velocidade de contração lenta em comparação com a fibra de contração rápida. A capacidade de gerar ATP aerobicamente está intimamente relacionada com numerosas fibras do tipo I e grandes mitocôndrias, incluindo altos níveis das enzimas necessárias para o metabolismo aeróbico, particularmente o catabolismo dos ácidos graxos. As fibras musculares de contração lenta realizam principalmente as atividades contínuas que exigem um steady-state de transferência de energia aeróbica. A fadiga na corrida prolongados está associada à depleção de glicogênio nas fibras musculares dos tipos I e IIa dos músculos estriados esqueléticos dos membros inferiores. 2,22 Esse padrão seletivo de depleção de glicogênio ocorre também nos membros superiores dos atletas que dependem de uma cadeira de rodas durante os longos períodos de exercício. 
É mais do que provável que o predomínio das fibras musculares de contração lenta contribua para os altos limiares de lactato sanguíneo observados entre os atletas de endurance de elite.
	Os sistemas ATP-PCr e do ácido láctico suprem cerca de metade da energia para a atividade intensa com duração de 2 min; o restante é fornecido pelas reações aeróbicas. Para sobressair nessas condições do exercício, o atleta precisa dera uma capacidade metabólica anaeróbica e aeróbica bem desenvolvida. A atividade física intensa de duração intermediária, realizada por 5 a 10 min (p. ex., corrida e natação de média distância ou basquete), impõe grande demanda sobre a transferência de energia aeróbica. A corrida de maratona de longa duração, as provas de natação de longa distância, o ciclismo, o jogging recreativo e trekking exigem suprimento constante de energia aeróbica com pouca dependência da energia proveniente de fontes anaeróbicas.
Consumo de oxigênio da recuperação \ consumo de oxigênio pós-exercício (a chamada “dívida de oxigênio”)
O excesso de consumo de oxigênio era classicamente chamado dívida de oxigênio, ou consumo de oxigênio da recuperação; o termo novo preferido é consumo excessivo de oxigênio após o exercício ou EPOC.
O EPOC é calculado como o oxigênio total consumido na recuperação menos o oxigênio total que seria teoricamente consumido em repouso durante o período de recuperação. Por exemplo, se fosse consumido um total de 5,5 l de oxigênio na recuperação até ser alcançado o valor de repouso de 0,310 l/min e se a recuperação levasse 10 min, o consumo de oxigênio da recuperação seria igual a 5,5 l menos 3,1 l (0,310 l × 10 min) ou 2,4 l. Isso indica que o exercício precedente acarretou alterações fisiológicas durante o exercício e a recuperação que exigiram mais 2,4 l de oxigênio antes de retornar ao repouso pré-exercício.