Bioenergética do metabolismo celular: ATP e exercício físico
DOI:
https://doi.org/10.33233/rbfe.v8i4.3595Resumo
A constância do meio interno (homeostase) é crucial para a vida. A habilidade dos organismos vivos em realizar trabalho (função) depende do suprimento contínuo de energia, o qual é garantido pelo fluxo energético do meio externo para nutrientes dentro da célula. O fluxo ajustado de matéria prima (de energia) entre a célula e o meio, seguido por consumo da célula e eliminação de produtos para o meio celular caracteriza o estado estacionário. A liberação de energia de nutrientes é acompanhada pela maquinaria bioquímica da célula através de reações químicas acopladas e associadas seqüencialmente (vias metabólicas). Essas vias permitem a liberação gradual de energia livre, estocada em ligações químicas entre átomos dentro de moléculas biológicas (carboidratos, lipídios e proteínas), em adequados pacotes energéticos os quais são usados para fosforilar o ADP í ATP. Dessa maneira, a forma de utilização universal de energia celular é conservada em ligações fosfatos da molécula de ATP, a qual é considerada a moeda energética celular. As duas vias metabólicas, aeróbia e anaeróbia, diferem em complexidade. Quantomais complexa a estrutura química da molécula orgânica, mais longo é o tempo para degradá-la e mais alta é a produção de ATP. Logo, o organismo prioriza uma ou outra via metabólica de acordo com a demanda energética específica, a qual é estabelecida pelo modo, intensidade, volume e freqüência da atividade física.
Palavras-chave: exercício físico, ATP, metabolismo, energia livre, bioquímica do exercício.
Referências
Morowitz HJ. Foundations of Bioenergetics. New York: Academic Press; 1978.
Nelson DL, Cox MM. Lehninger principles of Biochemistry. 4th ed. New York: WH Freeman and Company; 2004.
Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 6th ed. New York: WH Freeman and Company; 2007.
Westheimer FH. Why nature chose phosphates. Science 1987;235:1173-8.
Lipmann F. Metabolic generation and utilization of phosphate bond energy. Adv Enzymol 1941;1: 99-162.
Hanson RW. The role of ATP in metabolism. Biochem Educ 1989;17:86-92.
De Feo P, Di Loreto C, Lucidi P, Murdolo G, Parlanti N, De Cicco A, et al. Metabolic response to exercise. J Endocrinol Invest 2003;26:851-4.
Poole DC, Ferreira LF, Behnke BJ, Barstow TJ, Jones AM. The final frontier: oxygen flux into muscle at exercise onset. Exerc Sport Sci Rev 2007;35:166-73.
Rees DC, Howard JB. Structural bioenergetics and energy transduction mechanisms. J Mol Biol 1999;293:343-50.
Nath S. A thermodynamic principle for the coupled bioenergetic processes of ATP synthesis. Pure Appl Chem 1998;70:639-44.
Hargreaves M, Spriet L. Exercise metabolism. 2th ed. Champaign : Human Kinetics; 2005.
Coyle EF. Physical activity as a metabolic stressor. Am J Clin Nutr 2000;72:512S-20S.
He ZH, Bottinelli R, Pellegrino MA, Ferenczi MA, Reggiani C. ATP consumption and efficiency of human single muscle fibers with different myosin isoform composition. Biophys J 2000;79:945-61.
Hamilton MT, Booth FW. Skeletal muscle adaptation to exercise: a century of progress. J Appl Physiol 2000;88:327-31.
Korzeniewski B. Regulation of ATP supply during muscle contraction: theoretical studies. Biochem J 1998;330:1189-95.
Krustrup P, Ferguson RA, Kjaer M, Bangsbo J. ATP and heat production in human skeletal muscle during dynamic exercise: higher efficiency of anaerobic than aerobic ATP resynthesis. J Physiol 2003;549:255-69.
Wolfe RR. Fat metabolism in exercise. Adv Exp Med Biol 1998;441:147-56.
Dzeja PP, Terzic A. Phosphotransfer networks and cellular energetics. J Exp Biol 2003;206:2039-47.
Kushmerick MJ, Conley KE. Energetics of muscle contraction: the whole is less than the sum of its parts. Biochem Soc Trans 2002;30:227-31.
Jeneson JA, Westerhoff HV, Kushmerick MJ. A metabolic control analysis of kinetic controls in ATP free energy metabolism in contracting skeletal muscle. Am J Physiol Cell Physiol 2000;279:C813-32.
Fine EJ, Feinman RD. Thermodynamics of weight loss diets. Nutr Metab (Lond) 2004;1:15.
Korzeniewski B. Regulation of oxidative phosphorylation in different muscles and various experimental conditions. Biochem J 2003;375:799-804.
Kornberg A, Rao NN, Ault-Riché D. Inorganic polyphosphate: a molecule of many functions. Annu Rev Biochem 1999;68:89-125.
Krebs HA. The history of the tricarboxylic acid cycle. Perspect Biol Med 1970;14:154-70.
Papa S, Lorusso M, Capitanio N. Mechanistic and phenomenological features of proton pumps in the respiratory chain of mitochondria. J Bioenerg Biomembr 1994;26:609-18.
Romano AH, Conway T. Evolution of carbohydrate metabolic pathways. Res Microbiol 1996;147:448-55.
Scott C. Misconceptions about aerobic and anaerobic energy expenditure. J Int Soc Sports Nutr 2005;2:32-7.
Slater EC. Mechanism of phosphorylation in the respiratory chain. Nature 1953;172:975-8.
Shulman RG. Glycogen turnover forms lactate during exercise. Exerc Sport Sci Rev 2005;33:157-62.
Geddes R. Glycogen: a metabolic viewpoint. Biosci Rep 1986;6:415-28.
Roach PJ. Glycogen and its metabolism. Curr Mol Med 2002;2:101-20.
Wyss M, Kaddurah-Daouk R. Creatine and creatinine metabolism. Physiol Rev 2000;80:1107-213.
McLeish MJ, Kenyon GL. Relating structure to mechanism in creatine kinase. Crit Rev Biochem Mol Biol 2005;40:1-20.
Maughan R, Gleeson M, Greenhaff PL. Biochemistry of exercise and training. 4th ed. New York: Oxford University Press; 1997.
Taylor DJ, Styles P, Matthews PM, Arnold DA, Gadian DG, Bore P, Radda GK. Energetics of human muscle: exercise-induced ATP depletion. Magn Reson Med 1986;3:44-54.
Gastin PB. Energy system interaction and relative contribution during maximal exercise. Sports Med 2001;31:725-41.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos: Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista; Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista; Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O Efeito do Acesso Livre).