Editor: Tiago Vasconcelos
Colaboradores: Lucas Muehlbauer, Giórgio Tondello, Rafael Koerber, Kurt Neulaender e Carlos Ehrl
O Trifosfato de Adenosina (ATP) no Metabolismo - "Moeda Metabólica"[]
Os carboidratos, as gorduras e as proteínas podem ser utilizados pelas células para sintetizar grandes quantidades de ATP, que pode ser usado como fonte de energia para quase todas as outras funções celulares. Por esse motivo, o ATP tem sido chamado de "moeda" energética do metabolismo celular. De fato, a transferência de energia, das matérias-primas alimentares para a maioria dos sistemas funcionais celulares, só pode ser feita por meio desse intermediário (ou por nucleotídeo semelhante, o trifosfato de guanosina, GTP). Um atributo do ATP que o torna altamente valioso como moeda energética, é a sua grande quantidade de energia livre, presente em cada uma das suas ligações de fosfato de alta energia ( 12 Kcal/mol em condições fisiológicas). Algumas reações químicas que exigem a energia do ATP utilizam somente poucas centenas de calorias, sendo que o restante da energia se perde sob a forma de calor.
Geração de ATP[]
O ATP pode ser produzido a partir da combustão de carboidratos (ciclo de Krebs), ácidos graxos (beta-oxidação) e proteínas (degradação até intermediários que entrarão no ciclo de Krebs).
Aplicações do ATP[]
O ATP fornece energia para a síntese dos componentes celulares mais importantes. É utilizado na formação de ligações peptídicas entre aminoácidos, para a síntese de glicose a partir do ácido lático e para a síntese de ácidos graxos a partir da acetilcoenzima A. Também é empregado na síntese de fosfolipídios, colesterol, hormônios e de quase todas as outras substâncias do corpo, incluindo àquelas a serem excretadas, como é o caso da ureia.
Outro processo dependente da energia do ATP é a contração muscular, processo no qual a utilização de ATP pelo músculo pode aumentar, pelo menos, em 150 vezes em relação ao repouso. A miosina atua como enzima na quebra do ATP em ADP.
Também se pode citar a utilização de ATP no processo de transporte ativo de íons através das membranas celulares, na manutenção das concentrações iônicas dentro e fora dos neurônios (gerando energia potencial a ser usada posteriormente na condução nervosa) e na secreção glandular (além da própria síntese dos compostos a serem excretados).
Fosfocreatina[]
Apesar da importância soberana do ATP em transferir energia para os sistemas funcionais celulares, a principal forma de armazenamento de ligações de fosfato de alta energia no organismo é a fosfocreatina. A fosfocreatina é de 3 a 8 vezes mais abundante que o ATP e suas ligações são um pouco mais energéticas. Ao contrário do ATP, a fosfocreatina não pode se acoplar as reações dos sistemas metabólicos corporais e, por isso, funciona apenas como forma de armazenamento das quantidades extras de ATP, quando disponíveis. À medida que o ATP disponível é usado, a fosfocreatina vai sendo convertida em mais ATP para manter praticamente constante a concentração deste.
Energia Anaerábica versus Energia Aeróbica[]
Energia anaeróbica define-se por aquela que pode ser obtida dos alimentos, sem utilização simultânea de oxigénio; energia aeróbica significa que só pode ser obtida dos alimentos pelo metabolismo oxidativo.
Os carboidratos são os únicos substratos que podem ser usados para fornecer energia, sem a utilização de oxigênio. Essa liberação de energia ocorre durante a quebra glicolítica da glicose ou do glicogênio em ácido pirúvico. Para cada mol de glicose quebrado em ácido pirúvico, 2 mols de ATP são formados. Entretanto, quando o glicogénio armazenado na célula é clivado a ácido pirúvico, cada mol de glicose do glicogênio dá origem a 3 mols de ATP (glicose livre necessita ser fosforilada na célula; já a proveniente do glicogênio já se encontra fosforilada). Assim sendo, em condições anaeróbicas, o glicogênio armazenado nas células é a melhor fonte de energia.
Energia usada durante picos de atividade intensa[]
A energia pode liberada de forma muito mais rápida pela glicólise anaeróbica que pelo processo oxidativo. Dessa forma, o processo anaeróbico fornece energia para trabalhos vigorosos de curta duração (não mais que 1 a 2 minutos); durante esse processo, a quantidade de glicogênio muscular diminui, enquanto a concentração de ácido lático vai aumentando.
Consumo de oxigênio extra pós-exercícios[]
Após período de exercícios, os individuos geralmente continuam a respirar de forma vigorosa por minutos ou até mesmo por 1 hora. Esse oxigênio adicional é usado para: reconverter o ácido lático formado durante o exercício em glicose; converter ADP em ATP e formar novo estoque de fosfocretatina; reestabelecer nivveis normais de oxigênio ligado a hemoglobina e mioglobina e para elevar a concentração de oxigênio nos pulmões de volta ao nivel normal.
Esquema global de transferência energética. HALL, John E.; GUYTON, Arthur C. Tratado de Fisiologia Médica. Elsevier, 12ª edição, RIO DE JANEIRO, 2011
Controle da velocidade das reações e da liberação de energia[]
A velocidade das reações no organismo é determinada principalmente pelas concentrações de substrato e pelas concentrações enzimáticas. Para reações em série, como a maioria das reações metabólicas, a velocidade total da reação é limitada pela velocidade da reação mais lenta (etapa limitante).
HALL, John E.; GUYTON, Arthur C. Tratado de Fisiologia Médica. Elsevier, 12ª edição, RIO DE JANEIRO, 2011
Metabolismo Basal (MB)[]
Mesmo quando uma pessoa está em completo repouso, energia considerável é requerida para a realização de todas as reações químicas do corpo. Esse nível mínimo de energia necessária é conhecido como metabolismo basal (50 a 70% de todo o gasto energético diário em individuos sedentários). O MB normalmente varia entre 65 e 70 Kcal , em média por hora, em homem com peso médio de 70 Kg. Embora a maior parte do MB seja atribuível à atividade essencial do sistema nervoso central, coração, rins e outros órgãos, as variações do MB entre as diferentes pessoas se relacionam, principalmente, às diferenças da quantidade de músculo esquelético e ao tamanho corporal. Com o avanço da idade, a perda de massa muscular causa diminuição significativa do MB.
Taxas metabólicas basais normais por sexo nas diferentes idades. HALL, John E.; GUYTON, Arthur C. Tratado de Fisiologia Médica. Elsevier, 12ª edição, RIO DE JANEIRO, 2011
Alguns fatores que elevam o metabolismo são: hormônio tireoidiano, testosterona, hormônio do crescimento e febre.
Entre os fatores que diminuem o metabolismo estão: o sono e a desnutrição (falta de substrato celular).
HALL, John E.; GUYTON, Arthur C. Tratado de Fisiologia Médica. Elsevier, 12ª edição, RIO DE JANEIRO, 2011
Efeito termogênico dos alimentos[]
Tal denominação refere-se ao gasto de energia e geração de calor que ocorrem devido aos processos de digestão, absorção e armazenamento do alimentos.
Energia Utilizada na Termogênese não Provocada por Calafrios[]
Os calafrios representam meio regulado de produção de calor, pelo aumento da atividade muscular, em resposta ao estresse do frio. Outro mecanismo, a termogênese não provocada por calafrios, também pode produzir calor, em resposta ao estresse do frio. Esse tipo de termogênese é estimulado pela ativação do sistema nervoso simpático, que libera norepinefrina e epinefrina que, por sua vez, aumentam a atividade metabólica e a geração de calor.
Em certos tipos de tecido adiposo, conhecidos como gordura marrom, a estimulação nervosa simpática provoca a liberação de grande quantidade de calor. Esse tipo de gordura contém grande número de mitocôndrias e pequenos glóbulos de gordura, em vez de um só e grande glóbulo. Nessas células, o processo de fosforilação oxidativa mitocondrial é, em grande parte, "desacoplado". Isto é, quando as células são estimuladas pelos nervos simpáticos, as mitocôndrias produzem grande quantidade de calor, mas quase nenhum ATP, de modo que quase toda a energia oxidativa liberada se transforma imediatamente em calor. O neonato tem número considerável de células gordurosas marrons e a estimulação simpática máxima pode aumentar o metabolismo da criança por mais de 100%.
A termogênese não provocada por calafrios também pode servir como tampão contra a obesidade. Estudos recentes indicam que a atividade do sistema nervoso simpático está aumentada nas pessoas obesas que apresentam excesso persistente de ingesta calórica.
Referências:[]
HALL, John E.; GUYTON, Arthur C. Tratado de Fisiologia Médica. Elsevier, 12ª edição, RIO DE JANEIRO, 2011
XAVIER, Tiago V. Anotações da aula da Disciplina de Fisiologia. UNIVILLE. 29/10/2013.
CONSTANZO, Linda S. Fisiologia. Guanabara Koogan, 4ª edição, RIO DE JANEIRO, 2008.
Links Externos:[]
http://deltanutri.com.br/blog/entenda-as-calorias-parte-2/