Bioenergética

Para que ocorra a contração muscular é necessária a utilização de ATP, porem a célula muscular possui uma capacidade limitada de armazenamento, portanto é necessário a existência de vias metabólicas que possam rapidamente produzir esse ATP para a célula. Essas vias são:

1. Degradação da fosfocreatina;
2. Glicólise;
3. Formação oxidativa de ATP.

As duas primeiras vias são vias que não dependem de oxigênio, vias anaerobias. O método mais simples e rápido, quase tao rápido quanto o ATP é clivado, para a produção de ATP envolve a doação de um grupo fosfato da fosfocreatina: CP + ADP → ATP + C reação catalizada pela enzima creatina quínase  Porem essa via é limitada pela baixa quantidade de creatina armazenada pelo músculo  Esse sistema é chamado de sistema ATP-CP e fornece energia para o exercício nos primeiros segundos de atividade, a ressíntese do CP acontece apenas durante o período de recuperação.

A segunda via é a via da glicólise  degradação da glicose ou do glicogênio em lactato ou em piruvato acontecem as seguintes reações  no glicogenia para iniciar a reação é necessária apenas um ATP pois uma das moléculas de glicose sera fosforilada por um fosfato inorgânico:

A Primeira fase é a fase de investimento de Energia:

Glicose + ATP → Glicise-6-fosfato + ADP; Glicise-6-fosfato → Frutose-6-fosfato; Frutose-6-fosfato + ATP → Frutose-1-6-fosfato; Frutose-1-6-fosfato → Gliceraldeido-3-fosfato + dihidroxiacetona fosfato;

A partir desse ponto todas as reações são em dobro e essa fase é conhecida como fase de feração de energia:

Gliceraldeido-3-fosfato + NAD + Pi → 1,3difosfoglicerato; 1,3difosfoglicerato + ADP → 3-fosfoglicerato + ATP; 3-fosfoglicerato → 2-fosfoglicerato; 2-fosfoglicerato → fosfoenolpiruvato + agua; fosfoenolpiruvato + ADP → Piruvato + ATP;

Esse piruvato pode ser reduzido pelo NADH produzido anteriormente e ir a lactato e NAD, todas as reações foram catalizadas por enzimas. Resumindo a produção de ATP, apesar da entrada de 2ATP existe a produção de 4 ATP resultando em um saldo de 2 ATP.

A terceira via é a única aeróbica  e acontece no interior das mitocôndrias e envolve duas vias metabólicas cooperativas o ciclo de krebs ou ciclo do acido cítrico  e a cadeia de transporte de elétrons  e tem como finalidade completar a oxidação de carboidratos proteínas e lipídeos  o oxigênio apesar de não participar diretamente das reações é essencial para que o ciclo se complete pois sera o receptor final do H no final da cadeia. O substrato inicial do ciclo é o Acetil-CoA, que pode vir do piruvato, dos ácidos graxos ou do aminoácidos  lembrando que os aminoácidos podem fornecer outros intermediários metabólicos que entram diretamente no ciclo. Seguem as reações do ciclo:

Acetil-CoA + oxaloacetato → citrato → isocitrato ( nesse ponto entra NAD+) → (nesse ponto sai NADH + CO2) α-cetoglutarato (nesse ponto entra NAD+) →( nesse ponto sai NADH + CO2) succinil-CoA → Succianato (nesse ponto entra FAD)→ (nesse ponto sai FADH) Fumarato → Malato (nesse ponto entra NAD+)→( nesse ponto sai NADH) oxalacetato, e o ciclo pode iniciar novamente com a adição de um Acetil-CoA, pois o oxalacetato foi regenerado.

Agora o FADH e os NADH vao para a cadeia de transporte de elétrons.

A cadeia transportadoras de elétrons também ocorre na mitocôndria e ela completa a produção de ATP pelo ciclo de krebs, utilizando energia potencial disponível em transportadores de hidrogênio reduzidos, esses elétrons são removidos dos átomos de hidrogênio dos transportadores FADH e NADH, por uma serie de trasportadores de elétrons os citocromos, a energia necessária para a refosforilação do ADP em ATP começa sua participação pela passagem de elétrons pela cadeia do citocromo em 3 locais distintos ou 3 “bombas” distintas essa energia inicialmente é utilizada para “bombear” H+ para o espaço entre as membranas da mitocôndria gerando assim uma energia potencial pois essas membranas são impermeáveis ao H+, de forma análoga a energia de uma usina hidroelétrica  essa energia é represada e ao passar por canais geram energia cinética. Existem 3 bombas de H+ a primeira utiliza NADH move 4 H+ para o espaço intermenbranoso para cada dois elétrons que se move ao longo da cadeia de elétrons, a segunda também transporta 4 H+, já a terceira apenas 2, os elétrons do FADH somente ativarão a segunda e terceira bombas, esse H+ passara por canais especializados denominados cadeias respiratórias  sendo catalizada pela ATP sintetase que é ativada pelo movimento de H+, o ADP é fosforilado, é nesse momento que o oxigênio é necessário para ser o aceptor final do elétron e do H+ formando assim água e permitindo que o citocromo continue a receber elétrons  também nesse momento são formados os radicais livres prejudiciais para o organismo.

Sabendo que a energia de cada NADH produz no final 2,5 ATP e cada FADH 1,5 podemos agora calcular a produção total de ATP a partir de uma molécula de glicose:

• Glicolise : 2 ATP + 2 NADH = 2 ATP se anaeróbico e 7 se for aeróbico
• Ácido pirúvico em Acetil-CoA: 2 NADH = 5 ATP
• Ciclo de Krebs: 2GTP + 6 NADH + 2 FADH = 20ATP

Totalizando 2 se anaeróbico e 32 se aeróbico.

Bibliografia:

POWERS, Scott K.; HOWLWY Edward T.. Fisiologia do Exercicio: Teoria e aplicação ao Condicionamento e ao Desempenho. 6ed. São Paulo. Manole 2009.
Postado por: Filipe Rodrigues Marques