Metabolismo De Carboidratos

As células musculares armazenam quantidades limitadas de ATP. Por essa razão, como o exercício muscular exige um suprimento constante de ATP para fornecer a energia necessária à contração, devem existir vias metabólicas com capacidade de produzir ATP rapidamente. As células musculares podem produzir ATP por qualquer uma ou pela combinação de três vias metabólicas: (1) pela degradação da fosfocreatina (CP), (2) formação de ATP por meio da degradação da glicose ou do glicogênio (denominada glicólise) e (3) formação oxidativa de ATP. A formação de ATP pela via da CP e da glicólise não envolve a utilização de O2; estas são denominadas vias anaeróbias (sem O2). A formação oxidativa de ATP por meio do uso de O2 é denominada metabolismo aeróbio.

Produção Anaeróbia de ATP

O método mais simples e mais rápido de produzir ATP envolve a doação de um grupo fosfato e de sua ligação energética da fosfocreatina para o ADP para formar ATP:

CP + ADP -> ATP + C

A reação é catalisada por uma única enzima chamada creatina cinase. O ATP é ressintetizado pela reação da fosfocreatina tão rapidamente quanto é clivado em ADP + Pi. No entanto, as células musculares armazenam somente pequenas quantidades de fosfocreatina. Logo, a quantidade de ATP que pode ser formado por essa reação é limitada.

A combinação de ATP e da fosfocreatina armazenados é denominada sistema ATP-CP ou “sistema fosfagênio”. Esse sistema fornece energia para a contração muscular no início do exercício e durante o exercício de curta duração e alta intensidade (i. e., durando menos de 5 segundos). A ressíntese de fosfocreatina exige ATP e só ocorre durante a recuperação do exercício.

O fato de a depleção de fosfocreatina poder limitar o exercício de curta duração e de alta intensidade levou à sugestão de que a ingestão de creatina pode melhorar o desempenho do exercício. Em certos casos ajuda (em alguns exercícios de curta duração e na musculação por exemplo), mas faltam estudos sobre esse assunto. A suplementação de creatina pode acarretar retenção de líquido que leva a ganho de peso. Suplementação a longo prazo de creatina pode ser prejudicial à saúde. Além disso, outra questão que envolve a suplementação de creatina é a possibilidade de contaminação do produto, isto é, o produto pode conter outros compostos além da creatina.

Depois do sistema ATP-CP, é utilizada a glicólise pelo organismo.

A glicólise envolve a degradação de glicose ou de glicogênio a fim de formar duas moléculas de ácido pirúvico ou de ácido lático. Essa via metabólica é catalisada por uma série de enzimas. A glicólise ocorre no sarcoplasma da célula muscular e produz um ganho real de duas moléculas de ATP e de duas moléculas de ácido pirúvico ou lático por molécula de glicose.

Costuma-se dividir a glicólise em duas fases distintas: uma fase de investimento de energia e uma fase de geração de energia. A glicólise é uma reação exergônica, porém devem ser adicionadas duas moléculas de ATP no início da via (para a formação de glicose-6-fosfato e de frutose-1,6-difosfato). A adição de grupamentos fosfato (denominada fosforilação) é realizada por enzimas do tipo cinase.

Caso a reação comece tendo o glicogênio como substrato, não é requerida fosforilação pelo ATP vindo da glicose sanguínea. A fosforilação da glicose obtida do glicogênio é conseguida pelo uso de fosfato inorgânico (Pi) localizado na célula.

Depois da formação de duas moléculas de gliceraldeído-3-fosfato até a formação de 2 ácidos pirúvicos, há a produção de 2 ATP em cada uma das duas reações separadas. Portanto, o ganho é de dois ATP se a glicose for o substrato e é de três ATP se o glicogênio for o substrato.

Existem “moléculas transportadoras” de hidrogênios, que participam de diversas vias metabólicas no organismo. Duas moléculas transportadoras biologicamente importantes são a nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD) e a flavina adenina dinucleotídeo (FAD). Tanto a NAD quanto a FAD transportam hidrogênios e seus elétrons a eles associados para que possa ser gerado ATP na mitocôndria por processos aeróbios. Para que as reações químicas da glicólise continuem, dois hidrogênios devem ser removidos do gliceraldeído-3-fosfato, que combina-se, então, com o fosfato inorgânico (Pi) para formar 1,3-difosfoglerato. O aceptor de hidrogênio nessa reação é a NAD. Aqui, a NAD recebe um dos hidrogênios, enquanto o hidrogênio remanescente permanece livre na solução. Ao aceitar o hidrogênio, a NAD é convertida em sua forma reduzida, NADH. Por isso, é importante que haja quantidades adequadas de NAD caso a glicólise tenha de continuar (a partir da formação de gliceraldeído-3-fosfato).

Como a NAD é formada a partir do NADH? Há duas maneiras de células restaurarem NAD a partir de NADH. Primeiro, se houver oxigênio suficiente disponível, os hidrogênios da NADH podem ser “lançados” para o interior das mitocôndrias e contribuir para a produção aeróbia de ATP. Segundo, se não houver oxigênio disponível para aceitar hidrogênios nas mitocôndrias, o ácido pirúvico pode aceitá-los para formar ácido lático. A enzima que catalisa essa reação é a lactato desidrogenase (LDH). Dessa maneira, o resultado final é a formação de ácido lático com recuperação de NAD. Portanto, a razão da formação de ácido lático é a “reciclagem” de NAD, de maneira que a glicólise possa continuar.

A glicose é uma molécula de seis carbonos, e o ácido pirúvico e o lático são moléculas com três carbonos. Isso explica a produção de duas moléculas de ácido pirúvico ou lático a partir de uma molécula de glicose. Como o O2 não está diretamente envolvido na glicólise, a via é considerada anaeróbia. Contudo, na presença de O2 nas mitocôndrias, o piruvato pode participar da produção aeróbia de ATP. Portanto, além de ser uma via anaeróbia capaz de produzir ATP sem O2, a glicólise pode ser considerada o primeiro passo da degradação aeróbia dos carboidratos.

Produção aeróbia de ATP

A produção aeróbia de ATP ocorre no interior das mitocôndrias e envolve a interação de duas vias metabólicas cooperativas: (1) o ciclo de Krebs e (2) a cadeia de transporte de elétrons. A principal função do ciclo de Krebs (também denominado ciclo do ácido cítrico) é completar a oxidação (remoção de hidrogênio) de carboidratos, gorduras ou proteínas utilizando NAD e FAD como transportadores