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Sistemas de Energia

A energia para a contração do músculo é derivada diretamente da quebra de adenosina trifosfato através da enzima miosina ATP(Adenosina tri-fosfato). Quando ativada essa enzima, o grupo fosfato (fosfato inorgânico [Pi]) de alta energia é dividido, gerando a quebra da molécula de ATP. Desse modo ocorre a liberação de energia necessária para dirigir as contrações musculares (7,6 kcal/molécula de ATP).

Se a força e a frequência da contração aumenta, o índice de quebra do ATP aumenta. Durante a contração do músculo é importante que a concentração de ATP no músculo não diminua em quantidade substancial, porque isso poderá diminuir o valor da energia livre, mudando e inibindo mais tarde a contração muscular.

A concentração de ATP livre no músculo é, entretanto, bastante limitado e suficiente para a contração máxima de apenas 2-3 segundos de duração. Para manter a concentração de ATP durante a contração, o músculo conta com ambos os processos metabólicos – aeróbio e anaeróbio. A proporção de energia fornecida por esses processos está intensamente relatada. A alta intensidade da contração tem grande dependência da produção de energia anaeróbia. Ao contrário, a baixa intensidade da contração tem grande dependência da produção de energia aeróbia.

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1a)Metabolismo anaeróbio imediato (sistema ATP-PCr)
1b) Metabolismo anaeróbio médio prazo (sistema glicolítico)
2a) Metabolismo aeróbio longo prazo (sistema oxidativo)
Fonte: Interative Physiology

Sistema de Energia Anaeróbia

O rápido e imediato reabastecimento de ATP durante a contração do músculo é suportado pelo colapso do fosfato de alta energia composto de fosfocreatina (PC). Devido a ambos, ATP e PC serem compostos de fosfato de alta energia, eles são referenciados como fosfagênios e sistemas metabólicos nos quais estes compostos são usados para a liberação de energia para a contração muscular, também referido como sistema do fosfagênio.

O produto final da hidrólise da PC é a creatina e Pi. A energia liberada fica imediatamente disponível e sua bioquímica forma a ATP, mas a capacidade dos níveis máximos de ATP de energia derivada de PC é limitada. Os estoques de ATP e PC podem sustentar apenas a energia necessária ao músculo durante todo o esforço, somente durante 8-12 segundos. Se não esse sistema, embora rápido, de movimentos de potência e força, pode não ser executado.

Um segundo sistema anaeróbio, a glicose anaeróbia, em que o ATP é produzido dentro do músculo, envolve a quebra do carboidrato estocado dentro da célula muscular (glicogênio) transformando-o em ácido lático. A glicose gera ATP quando há suprimento inadequado de oxigênio para o músculo, para atender as demandas metabólicas. Infelizmente, esse sistema de produção de energia é relativamente ineficiente, fornecendo somente três moléculas de ATP da quebra anaeróbia para uma molécula de glicogênio.

Uma segunda limitação desse sistema é a produção de ácido lático que se acumula em altas concentrações, o que interferirá no metabolismo do músculo e contração, afetando desfavoravelmente a performance. Entretanto, a glicose anaeróbia como o sistema do fosfagênio, é extremamente importante para as séries de exercícios, quando o oxigênio disponível é limitado e, durante o exercício de alta intensidade, quando a energia demandada excede a capacidade de produção de energia do sistema aeróbio.

Sistema de Energia Aeróbio

Para que os músculos continuem a produzir força, por um longo período de tempo, eles precisam ter constante suprimento de energia. Na presença do oxigênio, a fibra muscular está apta a quebrar os carboidratos, gorduras e proteínas, se necessário, para a geração. de ATP.

Esse processo é chamado de metabolismo aeróbio ou respiração celular. Tem se discutido que a produção anaeróbia de ATP é bastante ineficiente e inadequada para o exercício, após alguns poucos minutos. Consequentemente, o metabolismo aeróbio é o principal método de produção de energia durante o exercício de resistência.

Dentro de cada fibra muscular existem estruturas especiais chamadas mitocôndrias usadas para produzir grandes quantidades de ATP. As reações do sistema aeróbio podem ser divididas em três séries principais:
1) preparação do substrato;
2) ciclo de Krebs;
3) cadeia de transporte de elétrons.

A preparação do substrato pode ocorrer no sarcoplasma ou na mitocôndria da célula, dependendo do substrato usado. Os carboidratos são quebrados no citoplasma pelas enzimas de glicose para formar o piruvato, depois entra na segunda série de reações, no ciclo de Krebs (na mitocôndria). Os ácidos graxos são transportados diretamente para a mitocôndria por uma membrana transportadora e preparada para entrar no ciclo de Krebs, por uma série de reações chamada beta-oxidação.

Ambas as reações resultam na formação de acetil coenzima A, que condensa com oxaloacetato para formar citrato na primeira reação do ciclo de Krebs. O citrato, então, entra na série de reações controlada pelas enzimas oxidantes que resulta na reformação do oxaloacetato com liberação de CO2 e hidrogênio. O CO2 produzido difunde-se no sangue, e é carregado para os pulmões, de onde é eliminado do corpo.

O átomo de hidrogênio divide-se em um íon de hidrogênio (H+) e um elétron (e) o qual em seguida entra na corrente de transporte de elétrons na mitocôndria. Uma vez na corrente, o elétron é transportado para o oxigênio na série de reações das enzimas. Ao final das reações, o elétron é unido com o H+ combinado com o oxigênio para formar a água. Se o elétron é carregado para baixo na corrente de elétrons, a energia é realizada e a ATP é resintetizada. Para cada par de elétrons carregado para baixo na corrente de elétrons, nova energia é realizada para produzir três moléculas de ATP.

A eficiência na produção de energia aeróbia pode ser ilustrada pela comparação da produção de ATP a partir da quebra do glicogênio do músculo para lactato durante a glicólise anaeróbia e a quebra do glicogênio do músculo para CO2 e H20 durante a respiração aeróbia. Para uma molécula de glicogênio do músculo, três moléculas de ATP se formarão durante a glicólise anaeróbia.

Por outro lado, se o glicogênio é completamente decomposto em CO2 e H20, 37 moléculas de ATP se formarão. A vantagem óbvia da respiração aeróbia sobre os processos anaeróbios é a eficiência com que o ATP pode ser resintetizado. Entretanto, o ritmo de produção de ATP é limitado pela disponibilidade de 02 que pode ser transportado dos pulmões para o músculo ativo.

Os sistemas de energia são responsáveis pelo reabastecimento de adenosina trifosfato (ATP) paro suportar a contração muscular. A estimulação neural resulta na iniciação da excitação e contração do músculo o qual na volta causa a hidrólise da ATP para adenosina difosfato (ADP) e fosfato inorgânico (Pi). O imediato e rápido reabastecimento de ATP, durante a contração do músculo, é suportado pela hidrólise da fosfocreatina (PC)

Um segundo sistema para rápido reabastecimento de ATP é a glicólise, que é ativada por elevados níveis de ADP intracelular e Pi. A glicólise envolve a quebra incompleta dos carboidratos para lactato. Altos níveis de lactato intracelular podem causar fadiga muscular. A fonte predominante de carboidrato para glicólise é o glicogênio do músculo e a glicose do sangue.

A glicose do sangue levada para o músculo é utilizada pela contração muscular. A hidrólise da PC e glicólise são processos anaeróbios. A terceira fonte de produção de ATP é a respiração aeróbia. A respiração aeróbia ocorre no mitocôndria e requer a presença de oxigênio (02). Na mitocôndria, Acetil-coenzima Acetil CoA), produzida do piruvato ou a betaoxidação dos ácidos graxos, condensa com oxaloacetato (OAA) para formar citrato. ° citrato em seguida entra nas séries de reações que resulta na reformação do OAA, liberando o dióxido de carbono (C02) e hidrogênio.

O átomo de hidrogênio é dividido em um próton de H+ e um elétron (e’) que entra no sistema de transporte de elétrons (STE). Uma vez no STE, o elétron é transportado para as cristas da mitocôndria numa série de reações enzimáticas. Ao final da reação do STE, o elétron é reunido com H+ e combinado com 02 para formar água. Para cada par de elétrons carregado pelo STE, é realizada energia bastante para produzir três moléculas de ATP.

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