Bioenergética –

Última Atualização: 26/08/2021

  • ATP é a principal molécula orgânica responsável pela  energia química celular. Ele promove grande liberação de energia livre e tem como  produtos finais a adenosina difosfato (ADP) e fosfato inorgânico. (1)
  • Os processos responsáveis pela ressíntese da molécula de ATP são influenciados pela intensidade e duração do esforço físico. (1)
  • O organismo humano dispõe de três sistemas energéticos principais: imediato ou fosfagênico, glicolitíco e oxidativo. (1)
  • Mesmo em condições extremas de exercício físico, não são observadas a depleção total do ATP. (1)
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Sistema imediato ou fosfagênico – ATP-CP

É a via mais rápida de síntese de ATP da fibra muscular, pois envolve apenas uma reação química. O substrato inicial é a creatina-fosfato (ou fosfocreatina), molécula altamente energética que é convertida diretamente em ATP. (1,2)

A liberação de energia ocorre por meio da degradação da molécula  de PCr em P e creatina livre, reação catalisada pela enzima creatina quinase (CK) que não necessita de oxigênio. (1,2)

A CK é uma enzima bidirecional (reação reversível) que catalisa tanto a quebra como a síntese da fosfocreatina, aumentando ou diminuindo a produção de ATP. (2)

A utilização dessa via gera o aumento intracelular de ADP e P, que interferem no sistema ATP-CP devido a mecanismos de autorregulação, no qual a atividade da enzima creatina quinase é dependente da razão ATP/ADP.  (1,2)

As concentrações celulares de PCr possibilitam a predominância desse sistema por poucos segundos. Os valores se PCr se encontram no máximo próximo aos 5 seg. de exercício, sendo que aos 20, esses estoques já se encontram bem reduzidos. (1,2)

Sistema glicolítico – glicólise anaeróbia

Apesar de as vias fosfogênica e glicolítica serem ativadas simultaneamente  com o início do exercício, elas alcançam seus picos  em momentos diferentes quando mantida a intensidade do exercício. (1)

A via glicolítica utiliza como substratos a glicose e o glicogênio, que são prontamente mobilizados quando necessários, e não requer oxigênio para que aconteça. (1,2)

Apesar de útil, essa via apresenta baixa eficiência, gerando um saldo de apenas 2 ATP’s por molécula de glicose utilizada, limitando o suprimento energético da via. (2)

Outro fator limitante é a produção de ácido lático, o qual, em altas concentrações, afeta a atividade de diversas enzimas do metabolismo e o próprio processo de contração muscular. (2)

A via glicolítica apresenta dez reações químicas em serie, as quais metabolizam uma molécula de glicose em duas moléculas de piruvato. (2)

A glicólise anaeróbia tem como objetivo a eliminação de piruvato e a reciclagem de NAD+, fatores que limitam a atividade da via. (2)  A glicólise consome o piruvato e NADH, formando ácido lático, NAD+ e H+. Entretanto, apesar de o NAD+ ser reutilizado, o ácido lático se acumula no músculo e no sangue, junto com íons de H+, processo que limita a atividade física intensa. (1,2)

A glicólise apresenta três etapas catalisadas por enzimas-chaves (reações irreversíveis): hexoquinase, fosfofrutoquinase-1 e piruvato quinase. Em situações de alto fluxo de substratos, como ocorre no exercício físico intenso e na hipóxia, altas concentrações de piruvato elevam sua conversão em ácido lático (glicólise anaeróbia), o qual é liberado na corrente sanguínea.  (2)

  • Em condições de repouso o piruvato e preferencialmente convertido em acetil-CoA na mitocôndria (glicólise aeróbia),  que é degradado no ciclo de Krebs. (2)

Sistema oxidativo

Apesar das reações do ciclo de Krebs promoverem uma baixa ressíntese do ATP, diretamente, ao longo das reações enzimáticas ocorrem a liberação de íons H+. Na matriz mitocondrial esses íons transportados pelas moléculas específicas NAD e FAD, formando NADH e FADH, promovendo um aumento no número de moléculas de ATP ressintetizadas. (1)

Em comparação com à via glicolítica, a via oxidativa é muito mais eficiente: na glicólise há a geração de duas moléculas de ATP, enquanto a oxidação completa da glicose gera 36 moléculas de ATP. (2)

A via oxidativa utiliza diferentes substratos, incluindo glicose, ácidos graxos e aminoácidos, sendo ela uma via dependente de oxigênio. (1,2)

  • Oxidação da glicose: compreende a glicólise aeróbia, a conversão de piruvato em acetil-CoA, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa. (2)
  • Oxidação de ácidos graxos: Compreende a ativação do acido graxo, a betaoxidação, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa. (2)
  • Oxidação de aminoácidos: Compreende a transaminação ou desaminação, resultando na formação de piruvato, acetil-CoA ou cetoácidos (intermediários do ciclo de Krebs), que seguem o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa. – Preferencialmente os músculos utilizam aminoácidos de cadeia ramificada (AACR): leucina, isoleucina e valina para a oxidação.  (2)

Geralmente a contribuição de aminoácidos na geração de energia não ultrapassa de 10%, em exceção a situações como o jejum ou exercício físico prolongado, condições em que há depleção dos estoques energéticos do organismo, especialmente os carboidratos. (2)

O treino de longa duração e esportes de endurance aumentam a capacidade muscular de oxidação do piruvato e dos AGL através do aumento da densidade mitocondrial, da catálise das enzimas oxidativas, dentre outros fatores, como o aumento do conteúdo de mioglobina no músculo que eleva o transporte intracelular de O2 até às mitocôndrias. (1)

Quociente respiratório

O quociente  respiratório (QR) é muito utilizado para avaliar o percentual de contribuição de carboidratos e lipídios como fonte de energia em diferentes situações. (1)

QR = Vco2/ Vo2 (1)

QR = 1,00 predominância da oxidação de glicose. (1)

QR = 0,70 predominância da oxidação de AGL. (1)

Papel dos macronutrientes na produção de energia:

Carboidratos:

Durante exercícios submáximos de longa duração, os CHO  constituem a principal  fonte geradora de energia. (1)

Mas, quando ocorre uma depleção acentuada do glicogênio muscular junto com a inevitável queda no rendimento, a fonte de energia passa a ser suprida pelos AGL e pelo glicogênio hepático. (1)

O estoque de glicogênio é suficiente para pouco mais do que 1 hora de esforço em intensidade moderada, fazendo com que os músculos dependam também a utilização da glicose circulante para  manter o processo de contração. (1)

Lipídios

Os ácidos graxos são a principal fonte de gordura utilizada como substrato energético nas células. (1)

As gorduras tornam-se o principal substrato a ser utilizado como fonte de energia em atividade aeróbias, uma vez que a geração de ATP a partir de uma molécula de gordura é muito maior do que a energia gerada pela molécula de glicose. (1)

Os ácidos graxos tem papel importantíssimo na manutenção e melhoria de desempenho da atividade física, mas uma etapa limitante é a lipólise. (1)

A lipólise intramuscular aumenta em detrimento ao incremento de carga ou de intensidade. Já o tecido adiposo tema lipólise aumentada em intensidades menores de exercícios físicos. (1)

Proteinas:

O papel da proteína para a demanda energética no exercício físicos é secundário nós esforços aeróbios, chegando a colaborar em até 5 % durante todo o exercício. (1)

Alfa-aminoácidos (peptídeos) para contribuir com o aporte energético, passam por um processo catabólico denominado desanimação oxidativa, com remoção do grupo alfa-amino (posteriormente formando ureia) e fornecimento de estrutura formada por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio (esqueleto carbônico o0u alfa-cetoácidos).

Se forem aminoácidos cetogênicos, eles podem produzir acetoacetato. (1)

Aminoácidos glicogênicos, quando catabolizados, podem gerar piruvato, intermediários do ciclo de krebs, e gerar glicose, via gliconeogênese. (1)

Após o processo de desanimação oxidativa, estes compostos podem ser distribuídos para tecidos periféricos com a finalidade de ingressarem no ciclo de krebs, produzindo ATP? (1)

Referências bibliográficas:

1- Lancha Jr. AH, Rogeri PS, Pereira-Lancha LO. Suplementação Nutricional no Esporte 2a Ed. 2a. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 2019. 266 p.

2- Lancha Jr. AH, Longo S. Nutrição do Exercicio Físico ao Esporte. 1a. São Paulo: Manole; 2019. 262 p.