Geração de energia

Agora que já sabemos mais sobre o gasto energético e como ele pode ser calculado, vamos entender melhor como ocorre a geração de energia e seu uso pelo corpo.

Aos que não leram o artigo anterior, acessem: Gasto energético.

 

Geração de energia

Verena Cattani e Marcus Lima

 

Adenosina Trifosfato – ATP

Os alimentos que consumimos não são usados diretamente no fornecimento de energia para todos os processos celulares que nos mantém vivos.  Suas ligações moleculares são fracas e produzem pouca energia, ao invés disso, a energia proveniente das ligações moleculares dos alimentos é quimicamente liberada no interior das células e em seguida é armazenada sob a forma de um composto altamente energético ⇒ Essa molécula que gera energia para o corpo é chamada de “Adenosina Trifosfato (ATP)”.

Trata-se de uma molécula complexa formada por altos índices de energia que quando quebrada, através da ação de enzimas, pode liberar energia rapidamente para inúmeros processos fisiológicos, incluindo a contração muscular.

Seu nome vem de um composto chamado Adenosina com três grupos fosfato conectados por ligações químicas de alta energia.

A geração de energia para a contração muscular, por exemplo, vem da quebra de uma dessas ligações.

O composto após quebrado para geração de energia torna-se Adenosina Difosfato (ou seja, uma molécula de adenosina + 2 grupos fosfato) + fosfato inorgânico (Pi) e irá precisar da energia proveniente da quebra dos alimentos a fim de ser ressintetizado em Adenosina trifosfato novamente e assim continua o ciclo.

Como a quantidade armazenada no corpo é muito pequena, insuficiente para nossas necessidades, portanto, é necessário que seja constantemente ressintetizada a partir de diferentes meios. A produção de ATP pode acontecer a partir de substratos (“ingredientes”) endógenos (de dentro do corpo) armazenados ou produzidos, ou exógenos (de fora do corpo), que são imediatamente ingeridos.

• Substratos armazenados: glicogênio muscular e hepático, gordura de tecido adiposo e muscular. O glicogênio é uma molécula com várias glicoses grudadas umas nas outras, ela pode ficar no músculo, para uso próprio, ou no fígado, para uso de todo o corpo. 
• Substratos produzidos: ATP produzido a partir da gliconeogênese (processo em que ocorre produção de ATP por meio de outros substratos, como lactato, aminoácidos e gordura).
• Substratos Exógenos: macronutrientes provenientes da dieta e suplementos. 

 

Anabolismo e Catabolismo

Temos dois momentos importantes quando pensamos em energia: o anabolismo e o catabolismo. Esses 2 processos fundamentais fazem parte do metabolismo, ou seja, as milhares de reações químicas que ocorrem no organismo a cada minuto — Metabolismo poderia ser definido como “a geração de energia a partir dos nutrientes ingeridos”.

Durante o anabolismo, ou estado anabólico, ocorre a formação muscular e o estoque de energia, em forma de gordura ou de glicogênio e para isso são usados o carboidrato, proteína e gordura ingeridas pela alimentação. Esse momento acontece quando nos alimentamos e em repouso.

♦ Esse é um processo de construção que requer energia.

O catabolismo, ou estado catabólico, usa o que armazenamos para produzir energia. Esse momento acontece quando estamos em jejum ou praticando exercícios. É nesse momento que são usados os substratos armazenados e produzidos.

♦ Esse é um processo destrutivo em que compostos complexos são quebrados produzindo compostos mais simples, liberando energia.  A energia liberada de alguns processos catabólicos pode ser usada para suprir as necessidades energéticas do anabolismo. 

 

Como nosso foco aqui são exercícios físicos, vamos focar na geração de energia no esporte. Cada tipo de ação gera uma reação do corpo, ou seja, cada tipo de exercício demanda uma quantidade de energia em uma velocidade diferente. 

 

Sistemas Bioenergéticos – Mecanismos geradores de ATP

Cada sistema ocorre de forma predominante em cada tipo de exercício e não de forma isolada.

Os exercícios de maior intensidade, que exigem energia imediata, usam o sistema fosfagênico e glicolítico como principais fontes de produção de energia. 

Já os exercícios de menor intensidade, usam de forma predominante o sistema oxidativo.

 

Sistema Fosfagênico (anaeróbico alático)

• Energia rápida e limitada, cerca de 2 segundos de atividade mecânica; Levantamento de peso olímpico, 100m rasos, salto em altura.
• Anaeróbico: sem uso de oxigênio (usado no ciclo de krebs);
• Alático: sem produção de ácido lático;
• Substrato: ATP livre na célula e fosfocreatina para reciclar a molécula de ATP, aumentando para 10 segundos o fornecimento de energia.

A pequena quantidade de ATP presente nos músculos é rapidamente esgotada (cerca de 2 segundos), a atividade mecânica de alta intensidade teria de cessar não fosse a rápida transferência de energia do reservatório de creatina fosfato (ou fosfocreatina) que forma ATP a fim de suprir a demanda, para que o esforço intenso se prolongue por até 20-30 segundos (de acordo com algumas fontes).

Como a reação química é muito simples, ao contrário de outros sistemas que envolvem reações complexas em várias etapas, o fornecimento de energia é muito rápido. A enzima Creatina quinase atua na reação, ajudando a quebrar a molécula de Creatina Fosfato → resultando em Creatina e Fosfato inorgânico com a liberação de energia. Essa energia liberada na quebra da molécula de Creatina Fosfato junta a molécula de ADP com a de um Fosfato inorgânico livre, formando ATP.

O tempo de duração do fornecimento de energia para esforços de máxima intensidade varia na literatura, algumas fontes citam até 10 segundos, outras entre 3 a 15 segundos, outras 20 a 30 segundos, outras ainda, um máximo de 5 segundos. Portanto, saber com exatidão não é tão simples e pode conter variações individuais.

 

Sistema Glicolítico (anaeróbio lático)

• Energia rápida e limitada, cerca de 3 min de atividade mecânica; Boxe, judô, natação (200m);
• Anaeróbico: sem uso de oxigênio;
• Lático: com produção de ácido lático, essa produção gera aumento de íons de hidrogênio no local (músculo) que acidifica a área.
• Substrato: Glicose. 

Um outro meio de produção de ATP envolve a liberação de energia através da quebra (lise) da glicose, daí o nome Sistema Glicolítico ou Glicólise e assim como o Sistema dos Fosfagênios não envolve o oxigênio. A Glicólise é uma via anaeróbica usada para transferir energia das ligações químicas da glicose para unir o Fosfato inorgânico (Pi) ao ADP (adenosina difosfato) restaurando ATP (Adenosina trifosfato).

Esse sistema de geração de energia envolve mais reações químicas que o anterior, portanto a entrega (de energia para trabalho mecânico) não é tão rápida quanto o do Sistema dos Fosfagênios. Enquanto que esse último envolve apenas uma reação enzimática, como vimos anteriormente, o Sistema Glicolítico envolve 12.

Esse sistema energético não produz grandes quantidades de ATP. Mesmo assim, a combinação dos 2 sistemas vistos até agora: Fosfagênios e Glicolítico permite que os músculos realizem trabalho mecânico mesmo sem a presença de oxigênio e são predominantes durante os primeiros minutos de atividade.

 

Ácido Lático, vilão?

Houve um tempo em que ácido lático era praticamente sinônimo de fadiga e de que seu acúmulo nos músculos era o maior fator de impedimento para o prosseguimento da atividade de maior intensidade. A validade da hipótese do ácido lático ser o principal causador da fadiga começou a ser questionada nos anos 90.

O resumo abaixo (Hall et. al. 2016) sintetiza bem a visão tradicional que ainda hoje persiste:

“O ácido lático desempenhou um papel importante na teoria tradicional da fadiga muscular e limitação no desempenho de exercícios de resistência. Ele era chamado de subproduto do metabolismo anaeróbico, acreditava-se ser o responsável pela “queimação” desconfortável produzida pelo exercício intenso e diretamente responsável pela acidose metabólica do exercício, levando à diminuição da contratibilidade e a interrupção do exercício.

Embora essa premissa tenha sido comumente ensinada, não tem suporte pela literatura científica e levou a muita confusão nas comunidades da medicina esportiva e da ciência do exercício (Hall et. al. 2016)”.

Embora os mecanismos exatos da fadiga permaneçam como questões a serem discutidas, o que se sabe atualmente é que o acúmulo de lactato não é a causa da fadiga, mesmo em exercícios que induzem uma acidose severa. O que se sabe é que existem múltiplos fatores que afetam a fadiga: percepção, natureza da tarefa, fatores cognitivos, além dos fatores fisiológicos. Não se sabe exatamente qual o papel do lactato nisso, existe uma correlação entre o aumento da intensidade e o aumento do lactato nos músculos (ver gráfico abaixo), mas correlação não é a mesma coisa que “relação causa – efeito”.

O lactato (os termos ácido lático e Lactato são frequentemente usados de forma intercambiável, embora não signifiquem exatamente a mesma coisa) na verdade pode ser usado como combustível para a continuação do trabalho mecânico (não só isso, mas também utilizado por múltiplos tecidos no corpo) entrando no metabolismo aeróbio de geração de energia.

Portanto, a tradicional visão do ácido lático está equivocada e deve ser revista.

 

Sistema Oxidativo (aeróbio)

• Produção de energia de forma lenta e ilimitada; Exercícios de longa duração, triatlo, maratona, corrida 10km, tênis;
• Utiliza carboidrato, proteína e lipídeos e é dependente de oxigênio;

Esse é o sistema que envolve as reações químicas mais complexas, com muitas etapas e é por isso que a energia disponível para ressíntese de ATP é disponibilizada de forma mais lenta. Portanto, exercícios com intensidade alta, que exigem uma entrega de energia de forma rápida, recaem nos sistemas vistos anteriormente e não no Sistema Oxidativo.

O Sistema Oxidativo envolve a degradação de substratos com o auxílio do oxigênio e é o que mais produz energia dos 3 sistemas de geração de energia abordados. A produção oxidativa de ATP ocorre no interior de organelas celulares especiais: As mitocôndrias. Nos músculos, elas se localizam adjacentes às miofibrilas e difundidas no sarcoplasma.

Conforme o tempo aumenta ou intensidade diminui, o sistema oxidativo vai solicitando substratos energéticos em predominâncias diferentes:

 

Portanto, quanto maior a intensidade e tempo, maior a necessidade de carboidratos e é aqui que entra sua suplementação!

 

Nosso próximo conteúdo será sobre as indicações de quantidades de carboidratos a serem usadas em cada tipo de treino e intensidade, fique ligado!

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Referências bibliográficas

Behrens, M., Gube, M., Chaabene, H., Prieske, O., Zenon, A., Kim‑Charline Broscheid, K., Schega, L., Husmann, F., Weippert, M. Fatigue and Human Performance: An Updated Framework. Sports Medicine, 2023.

Cairns, S.P. Lactic Acid and Exercise Performance: Culprit or Friend? Sports Medicine, 2006.

Hall, M. M.,  Rajasekaran, S., Thomsen, T. W., Peterson, A. R. Lactate: Friend or Foe. Physical Medicine and Rehabilitation, 2016.

Katch, F. I., Katch, V. L., Mcardle, W. D. Fisiologia do Exercício – Nutrição, Energia e Desempenho Humano. 8ª Ed. 2016.

Powers, S. K., Howley, E. T. Fisiologia do Exercício – Teoria e Aplicação ao Condicionamento e Desempenho. 1ª Ed. 2000.

Siff, M., Verkhoshansky, I. Supertraining. 6ª Ed. 2009.

Williams, M. H. Nutrição – Para Saúde, Condicionamento Físico e Desempenho Esportivo. 1ª Ed. 2002.

Wilmore, J. H., Costill, D. L. Fisiologia do Esporte e do Exercício. 1ª Ed. 2001.