Bioenergética e Sistemas de Produção de ATP

A bioenergética é o estudo de como as células transformam energia química para realizar trabalho. No músculo em exercício, cada contração é “paga” com trifosfato de adenosina (ATP), mas o músculo armazena ATP suficiente apenas para alguns segundos de esforço intenso, de modo que deve ressintetizar continuamente o ATP através de três sistemas interconectados: o sistema fosfagénico (ATP-PCr), a glicólise anaeróbia e a fosforilação oxidativa.

Definition

A bioenergética do exercício é o conjunto de vias bioquímicas pelas quais o músculo esquelético ressintetiza o ATP para alimentar a contração, compreendendo o sistema fosfagénico, a glicólise anaeróbia e a fosforilação oxidativa.

Scope

Este tópico aborda o ATP como a moeda energética da célula, os três sistemas de fornecimento de energia e as escalas de tempo em que cada um predomina, e como eles se sobrepõem para atender às demandas de exercícios de diferentes intensidades e durações. Ele trata a bioenergética como um assunto fisiológico e não aborda regimes de suplementação ou prescrição de treinamento individualizado.

Core questions

• Por que o ATP deve ser continuamente ressintetizado durante o exercício, em vez de simplesmente armazenado?
• Que papéis desempenham a fosfocreatina, a glicólise e a fosforilação oxidativa, e em que escalas de tempo?
• Como os três sistemas energéticos se sobrepõem em vez de ligarem e desligarem discretamente?

Key concepts

• ATP como a moeda energética imediata
• Sistema fosfagénico (ATP-PCr)
• Fosfocreatina e a reação da creatina quinase
• Glicólise anaeróbia
• Fosforilação oxidativa
• Contínuo do sistema energético e sobreposição com intensidade e duração

Mechanisms

O ATP liberta energia utilizável quando a sua ligação fosfato terminal é hidrolisada, e o pequeno estoque intramuscular de ATP deve ser regenerado tão rapidamente quanto é usado. O sistema fosfagénico fornece o reabastecimento mais rápido: a fosfocreatina doa o seu fosfato ao ADP através da reação da creatina quinase, amortecendo o ATP durante os primeiros segundos de esforço intenso (Wyss, 2000). À medida que o esforço continua, a glicólise anaeróbia decompõe a glicose e o glicogénio em piruvato, produzindo ATP rapidamente, mas em quantidade limitada, e formando lactato quando a sua taxa excede a capacidade oxidativa (Gladden, 2004). Para atividade sustentada, a fosforilação oxidativa nas mitocôndrias oxida carboidratos e gorduras para produzir a maior parte do ATP, com a mistura de combustíveis dependendo da intensidade e duração (Romijn, 1993). Estes sistemas operam simultaneamente e sobrepõem-se em vez de alternarem discretamente (McArdle, 2015).

Clinical relevance

A estrutura do sistema energético sustenta como os testes de exercício e as respostas ao treinamento são descritos e como as capacidades metabólicas são caracterizadas na pesquisa e na fisiologia aplicada. É apresentada aqui como um pano de fundo de referência e não constitui aconselhamento sobre suplementação, treinamento ou tratamento.

Evidence & guidelines

As descrições baseiam-se em revisões bioquímicas e fisiológicas e sínteses de livros didáticos sobre o metabolismo energético muscular, em vez de diretrizes clínicas; os dados quantitativos de substrato derivam de estudos de traçadores e biópsias (Romijn, 1993; Wyss, 2000).

History

O reconhecimento do ATP como a moeda energética universal e a elucidação do tampão fosfagénico da creatina quinase, da glicólise e da fosforilação oxidativa transformaram a fisiologia muscular do século XX, permitindo que o exercício fosse descrito como um recrutamento gradual de sistemas energéticos sobrepostos (Wyss, 2000; McArdle, 2015).

Key figures

• Markus Wyss
• L. Bruce Gladden
• Edward F. Coyle

Seminal works

• wyss-2000
• gladden-2004
• romijn-1993

Frequently asked questions

Quais são os três sistemas energéticos usados durante o exercício?

O sistema fosfagénico (ATP-PCr), a glicólise anaeróbia e a fosforilação oxidativa. Eles diferem na rapidez e na quantidade de ATP que podem fornecer e operam em conjunto, em vez de um de cada vez.

Por que o músculo não pode simplesmente armazenar todo o ATP de que precisa?

O músculo armazena ATP suficiente apenas para alguns segundos de esforço intenso, de modo que deve ressintetizá-lo continuamente a partir da fosfocreatina, carboidratos e gorduras para continuar a contrair.