Transferência de energia no corpo Anahy Wilde R1 medicina esportiva FMUSP

Transferência de energia no corpo

Anahy WildeR1 medicina esportiva FMUSP

ATP

• ATP constitui a “moeda corrente de energia” das células.

• A energia proveniente da hidrólise do ATP aciona todas as formas de trabalho biológico.

ATP

• É a molécula carreadora de energia livre – receptora e doadora

• 2 funções:

1. Extrair a energia potencial do alimento e conservá-la dentro de suas ligações fosfato.

2. Transferir energia a outros compostos, os “enriquecendo” pela transferência de energia através das ligações fosfato

ATP• Uma molécula de adenina e de ribose

(adenosina) unida a 3 fosfatos, cada um deles consistindo em átomos de fósforo e de oxigênio.

• As ligações que unem

os 2 fosfatos externos

são de alta energia,

liberada pela hidrólise.

ATP

A molécula de ATP é fendida instantaneamente sem a necessidade da presença de oxigênio. Essa capacidade de ser hidrolisada anaerobicamente gera energia para ser utilizada rapidamente.

Ex: “pique” para pegar um ônibus, levantamento de um objeto, bloqueio no voleibol etc.

ATP

• “Moeda energética” limitada, pequeno armazenamento celular de ATP.

• Necessidade contínua de ressíntese.

• Sistemas de transferência de energia são ativados conforme a demanda.

Produção de ATP

• O processo de produção de energia através da formação de ATP chama-se fosforilação. É a adição de um grupo fosfato Pi a ADP a fim de que ela venha a tornar-se ATP.

• sem oxigênio: metabolismo anaeróbio• presença do O2: metabolismo aeróbio.

Nesse caso a fosforilação é oxidativa.

Geração de ATP

Existem 3 meios de gerar ATP:

1 O sistema ATP-CP

2 O sistema Glicolítico

3 O sistema Oxidativo

Sistemas de transferência de energia

• A utilização prioritária de cada sistema de transferência de energia está condicionada à intensidade da atividade e ao tempo de sua execução.

• Os sistemas diferem em relação a sua potência e capacidade.

• Potência – quantidade máxima de energia liberada por unidade de tempo

• Capacidade – quantidade total de energia

Sistema ATP-CP

Este é o sistema mais rápido para ressintetizar ATP.

Não requer estrutura especial no interior da célula.

Não depende de O2 > anaeróbio.

Sistema ATP-CP• Reservatório de ligações fosfato de alta

energia• Fosfocreatina(PCr) é clivada em creatina

e fosfato, este por sua vez se une à molécula de ADP gerando ATP.

Sistema ATP-CP

• Os estoques de Creatina Fostato são limitados, e quando solicitados - atividade de alta intensidade - são depletados em até 10 segundos.

• Se o esforço persistir, a energia para ressíntese do ATP terá que provir de outras vias.

Sistema Glicolítico

– via comum

Degradação (lise)

da glicose para

produção de ATP

Sistema Glicolítico

• Glicólise – Sequência de reações que converte a glicose (glicose1-fosfato) em piruvato.

• Glicogenólise – Quebra do glicogênio em glicose 1-fosfato pela ação da fosforilase.

• Gliconeogênese – Síntese da glicose a partir de precursores não carboidratos, como glicerol, os cetoácidos ou os aminoácidos.

• Glicogênese – Síntese de glicogênio a partir da glicose.

Sistema Glicolítico – via comum

• O processo glicolítico propriamente dito (degradação de glicose até piruvato ou lactato) não envolve presença de O2.

• Ocorre fora da mitocôndria e permite gerar energia rapidamente, com duração de até 90 segundos.

Sistema Glicolítico - via comum

Carboidratos

Único substrato capaz de gerar ATP anaerobicamente. Isso adquire importância no exercício máximo que requer liberação rápida de energia acima dos níveis proporcionados pelo metabolismo aeróbio.

Sistema Glicolítico – via comum

• Produz 4 moléculas de ATP, porém gasta 2 ATPs no caso da glicose e 1 ATP no caso do glicogênio.

• Assim a glicólise gera um ganho de 2 ATPs para cada molécula de glicose, e 3 ATPs para cada glicogênio

• Forma 2 moléculas de ácido pirúvico

Sistema Glicolítico

1 fase – investimento: 2 ATPs–glicose1 ATP -glicogênio

2 fase – produção 4 ATPs

Lucro final: 2 ATPs-glicose 3 ATPs-glicogênio

Sistema Glicolítico – 2 vias

Existem 2 formas de fracionamento dos carboidratos na glicólise:

1 - piruvato é o produto final, neste caso o catabolismo dos carboidratos prossegue e acopla-se para o fracionamento adicional > H+ vão para cadeia respiratória onde irão ser oxidados dentro da mitocôndria para formar H2O com o O, e o Piruvato é convertido em Acetil coenzima A (acetil-CoA) e entra no Ciclo de Krebs. (glicólise aeróbia)

Depende de O2, é lento, resulta numa grande quantidade de ATP.

Sistema Glicolítico – 2 vias

2 - Íons H+ unem-se ao piruvato e formam lactato como produto final (glicólise anaeróbia).

Ocorre sem oxigênio, é rápida mas produz ATP de forma limitada.

A glicólise rápida gera apenas cerca de 5% do ATP total durante a degradação completa da molécula de glicose para a obtenção de energia. Atividades que dependem desta via: pique na prova de corrida 200m, natação 50-100m.

A demanda para produção rápida ou lenta de ATP é o que determina a forma de glicólise.

Glicólise Anaeróbia

2 íons H+ unem-se ao piruvato e formam lactato

Glicólise Anaeróbia

• Lactato não deve ser encarado como produto de desgaste metabólico, mas sim uma valiosa fonte de energia que se acumula com o exercício intenso.

Glicólise AnaeróbiaO lactato pode ser usado como um precursor indireto do glicogênio. O Ciclo de Cori remove o lactato sanguíneo e o utiliza para reabastecer as reservas de glicogênio hepático.

Lançadeira do Lactato: convertido a piruvato e subsequentemente em Acetil-CoA, pode ser utilizado no metabolismo aeróbico.

Ciclo de Cori

Sistema Oxidativo

A produção oxidativa de ATP envolve 3 processos:

• Glicólise aeróbia • Ciclo de Krebs • Cadeia de transporte de elétrons

Sistema Oxidativo

• Ocorre no interior das mitocôndrias.

• Sistema com maior capacidade de gerar ATP.

• Fornecimento de energia para o músculo realizar atividade de longa duração.

Oxidação dos carboidratos

Sistema Oxidativo

Ciclo de Krebs

• Piruvato é transformado em Acetil-CoA e entra no ciclo de Krebs.

• O Ciclo de Krebs degrada Acetil-CoA em CO2 e H+ dentro das mitocôndrias.

• 2 ATPs emergem da degradação da AcetilCoA no CK

Ciclo de Krebs

Cadeia de Transporte de Elétrons

• Durante a via comum da glicólise e no Ciclo de Krebs, íons de hidrogênio são liberados.

• Estes íons H+ são oxidados através da cadeia de transporte de elétrons, onde ocorre a remoção dos elétrons do hidrogênio (oxidação) e sua transferência para o oxigênio (redução).

• Oxidar = remover elétrons.

Cadeia de Transporte de Elétrons Fosforilação oxidativa

• A síntese de ATP (fosforilação oxidativa) ocorre acoplada a este processo.

• No final da cadeia 2H+ combinam-se com o O para formar H2O dentro da mitocôndria, isso impede a acidose que o excesso de H+ poderia causar.

Cadeia de Transporte de Elétrons

.

Cadeia de Transporte de Elétrons

A coenzima NAD+ aceita pares de elétrons (energia) provenientes do hidrogênio, assim ao ganhar hidrogênio e 2 elétrons > se torna NADH, e surge H+.

A coenzima FAD aceita pares de elétrons, transforma-se em FADH2 ao aceitar ambos hidrogênios.

• NADH e FADH2 são moléculas ricas em energia, pois carreiam elétrons com um alto potencial de transferência de energia.Os citocromos são carreadores de elétrons, o transporte de elétrons constitui a cadeia respiratória, que é a via final comum ao longo da qual os elétrons extraídos do hidrogênio passam para o oxigênio.

Oxidação dos carboidratos Saldo da produção energética

• O fracionamento aeróbico completo da glicose produz um saldo de 32 ATP:

• 2 ATPs - Glicólise• 2 ATPs - CK• 28 ATPs - fosforilação oxidativa

Oxidação das gorduras

• A gordura é a fonte mais abundante de energia para o metabolismo.

Oxidação das gorduras

• Lipólise dos triglicerídeos = clivagem em uma molécula de glicerol e três moléculas de ácidos graxos livres pela lipase

• O glicerol se transforma em piruvato.

Oxidação das gorduras

• O ácido graxo se transforma em Acetil-CoA na mitocôndria durante a β- oxidação (betaoxidação), ela depende de O2.

• Após a beta oxidação segue-se o CK e a cadeia respiratória – fosforilação oxidativa, seguindo o mesmo processo da glicose.

Oxidação das gorduras Saldo da produção energética

• O fracionamento de 1 glicerol gera 19 ATPs.

• O fracionamento de 1 ácido graxo gera 147ATPs.

• Assim, 1 triglicerídeo gera 460 ATPs!

Oxidação das gorduras

• Necessita da interação dos carboidratos para que funcione adequadamente.

• Acetil-CoA penetra no CK combinando-se com oxaloacetato. Este por sua vez é proveniente do piruvato durante o fracionamento dos carboidratos, mediante ação da piruvato carboxilase. Assim, se não houver disponibilidade de carboidratos, há diminuição de piruvato, oxaloacetato e por fim redução do fracionamento das gorduras.

• “AS GORDURAS QUEIMAM EM UMA CHAMA DE CARBOIDRATOS”.

Metabolismo das Proteínas

Elementos estruturais, não são a fonte ideal de fornecimento de energia.

Aminoácidos podem ser transformados em vários produtos intermediários do metabolismo oxidativo, tal como o piruvato ou Acetil-CoA, mediante a “desaminação”, retirada do nitrogênio da molécula do A.

MetabolismoEnergético

Usina Metabólica

Obrigada!

Bibliografia

• Fisiologia do Exercício – McArdle cap 6