Produçao Anaerobia de ATP
O método mais simples e mais rapido de produzir ATP envolve a doação de um grupo fosfato e de sua ligação energética da fosfocreatina para o ADP para formar ATP. A reação e catalisada pela enzima Creatina cinase. Tão rapidamente quanto o ATP é clivado em ADP+Pi no inicio do exercício, ele é ressintetizado pela reação da fosfocreatina. No entanto, as celulas musculares armazenam pequenas quantidades de fosfocreatina, o que a torna limitada.
A combinação de ATP e da Fosfocreatina armazenados é chamado de sistema ATP-CP. Este sistema prove a energia necessaria para a contração muscular de curta duração e alta intensidade, como: a corrida de 50m, salto em altura, levantamento de peso.
Uma segunda via metabolica capaz de produzir ATP rapidamente é chamda de Glicolise. A glicolise envolve a degradação de glicose ou glicogênio para formar duas moleculas de ácido piruvico ou ácido latico. A glicolise ocorre no sarcoplasma da celula muscular e produz um ganho de duas moléculas de ATP e duas moleculas de ácido pirúvico por molécula de glicose.
Pode-se dividir a glicolise em duas fases; 1 - Fase de Investimento de Energia, 2 - Fase de Geração de Energia.
Na fase 1, ocorem 5 reações em que o ATP armazendo será utilizado para formar fosfatos de açucar. No inicio da reação, o ATP é utilizado para adicionar grupos fosfato à glicolise e à frutose-6-fosfato. Na Fase 2, ocorrem uma série de reações em cascata que formam, por meio da piruvato cinease, duas moleculas de piruvato. O aceptor de hidrogênio NAD recebe um hidrogênio e é convertido em NADH. Se houver oxigenio disponivel os hidrogênios do NADH sao lançados para dentro da mitocondria contribuindo para a produção aeróbia de ATP. Caso o oxigênio nao esteja disponivel para aceitar o hidrogenio na mitocondria, o ácido piruvico pode aceita-los para formar ácido lático. O catalisador desta reação é a enzima lactato desidrogenase (LDH), tendo como resultado final, a formação de ácido lático e a recuperação da NAD. Portanto, a formação de ácido lático é a reciclagem de NAD. O ganho da glicolise é de 2 ATP de o substrato for a glicose, e de 3 ATP se o substrato for o glicogênio.
Produçao Aerobia de ATP
A produção aeróbia de ATP ocorre no interior das mitocôndrias e envolve a interação de duas vias metabólicas cooperativas: (1) o ciclo de Krebs e (2) a cadeia de transporte de elétrons. A principal função do ciclo de Krebs (também denominado ciclo do ácido cítrico) é completar a oxidação (remoção de hidrogênio) de carboidratos, gorduras ou proteínas utilizando NAD e FAD como transportadores de hidrogênio (energia). A importância da remoção de hidrogênio é que os hidrogênios (em virtude dos elétrons que eles possuem) contêm a energia potencial das moléculas alimentares. Essa energia pode ser utilizada na cadeia de transporte de elétrons a fim de combinar ADP + Pi para ressintetizar ATP. O oxigênio não participa das reações do ciclo de Krebs, mas é o aceptor final de hidrogênio no fim da cadeia de transporte de elétrons (i. e., a água é formada, H2 + O -> H2O). O processo de produção aeróbia de ATP é denominadofosforilação oxidativa. É conveniente considerar a produção aeróbia de ATP como um processo de três estágios. O estágio 1 é a geração de uma molécula fundamental com dois carbonos, o acetil-CoA. O estágio 2 é a oxidação do acetil-CoA no ciclo de Krebs. O estágio 3 é o processo de fosforilação oxidativa (formação de ATP) na cadeia de transporte de elétrons (cadeia respiratória).
Ciclo de Krebs. O ciclo de Krebs é assim denominado em homenagem ao bioquímico Hans Krebs, cuja pesquisa pioneira aumentou nossa compreensão sobre essa via tão complexa. A entrada no ciclo de Krebs exige a preparação de uma molécula de dois carbonos, o acetil-CoA., que pode ser formado a partir da degradação de carboidratos, de proteínas e de gorduras (lipólise).
O piruvato, que pode formar acetil-CoA, pode ser formado de carboidratos e de proteínas. O piruvato (molécula de três carbonos) é clivado para formar acetil-CoA (molécula de dois carbonos), e o carbono remanescente é eliminado na forma de CO2. Em seguida, o acetil-CoA combina-se com o oxalacetato (molécula de quatro carbonos) para formar citrato (seis carbonos). O que se segue é uma série de reações para regenerar o oxalacetato e duas moléculas de CO2, e a via recomeça.
Para cada molécula de glicose que entra na glicólise, duas moléculas de piruvato são formadas e, em presença de O2, são convertidas em duas moléculas de acetil-CoA. Isso significa que, para cada molécula de glicose, podem ser dadas duas voltas no ciclo de Krebs. Durante cada volta no ciclo de Krebs são produzidas três moléculas de NADH e uma de FADH2. Para cada par de elétrons que passa através da cadeia de transporte de elétrons do NADH ao oxigênio, há disponibilidade de energia suficiente para formar 2,5 moléculas de ATP. Para cada molécula de FADH2 formada, torna-se disponível energia suficiente para produzir 1,5 molécula de ATP. Portanto, em termos de produção de ATP, o FADH2 não é tão rica em energia quanto a NADH.
Além da produção de NADH e FADH2, o ciclo de Krebs acarreta a formação direta de um composto rico em energia, a guanosina trifosfato (GTP). O GTP é um composto de alta energia, que pode transferir o seu grupo fosfato terminal ao ADP para formar ATP. A formação direta de GTP no ciclo de Krebs é denominada fosforilação ao nível do substrato e é responsável somente por uma pequena quantidade da conversão de energia total do ciclo de Krebs, uma vez que a maioria da energia produzida nesse ciclo (NADH e FADH2) é levada à cadeia de transporte de elétrons para formar ATP.
Como as gorduras e proteínas são submetidas ao metabolismo aeróbio? As gorduras (triglicerídeos podem ser degradadas para formar ácidos graxos e glicerol. Os ácidos graxos podem então sofrer uma série de reações para formar acetil-CoA (denominada betaoxidação). Em seguida, entrar no ciclo de Krebs. Embora o glicerol possa ser convertido em um intermediário da glicólise no fígado, isso não ocorre em grande parte no músculo esquelético humano. Por essa razão, o glicerol não é uma fonte direta de combustível muscular durante o exercício.
A proteína não é considerada uma fonte de energia importante durante o exercício, já que ela contribui com apenas 2 a 15% do combustível utilizado. As proteínas podem entrar em vias bioenergéticas em uma variedade de locais. Entretanto, o primeiro passo é a degradação da proteína em suas subunidades, os aminoácidos. O que ocorre a seguir depende do aminoácido envolvido. Por exemplo, alguns aminoácidos podem ser convertidos em glicose ou ácido pirúvico, alguns em acetil-CoA e outros, ainda, em intermediários do ciclo de Krebs.
Em resumo, o ciclo de Krebs completa a oxidação de carboidratos, gorduras ou proteínas, produz CO2 e fornece elétrons para serem passados através da cadeia de transporte de elétrons a fim de fornecer energia para a produção aeróbia de ATP. As enzimas que catalisam as reações do ciclo de Krebs estão localizadas no interior das mitocôndrias.
Cadeia de Transporte de Elétrons. A produção aeróbia de ATP ocorre nas mitocôndrias. A via responsável por esse processo é denominada cadeia de transporte de elétrons (também conhecida como cadeia respiratória ou cadeia do citocromo). Essa produção é possível devido a um mecanismo que utiliza a energia potencial disponível em transportadores de hidrogênio reduzidos, como o NADH e o FADH2, para refosforilar o ADP para formar ATP.
Os transportadores de hidrogênio reduzidos não reagem diretamente com o oxigênio. Em vez disso, os elétrons removidos dos átomos de hidrogênio são passados por uma série de transportadores de elétrons conhecidos como citocromos. Durante essa passagem de elétrons pela cadeia de transporte de elétrons, é liberada uma quantidade suficiente de energia para refosforilar a ADP em ATP em três locais diferentes. à medida que os elétrons passam pela cadeia de transporte de elétrons, são formadas moléculas altamente reativas denominadas radicais livres. Grandes quantidades de radicais livres podem ser prejudiciais ao músculo e contribuir para a fadiga muscular.
Referencias:
MCARDLE, W. D., KATCH, F. I., KATCH, V. L. Fisiologia do exercício: energia, nutrição e desempenho humano.
POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do Exercício: Teoria e Aplicação ao Condicionamento e ao Desempenho.
Nenhum comentário:
Postar um comentário