Transferência de energia no corpo humano
O corpo humano precisa receber um suprimento contínuo de energia para poder realizar suas
funções. A energia derivada da oxidação do alimento não é liberada subitamente ao ser
alcançada uma determinada temperatura, pois as células do organismo, diferentemente de um
motor de combustão, não conseguem utilizar a energia térmica.
Esse processo de extração lenta reduz a perda de energia na forma de
calor e proporciona uma eficiência muito maior nas transformações energéticas.
Essas transformações permitem ao corpo utilizar diretamente a energia química
para a realização do trabalho biológico. Em um certo sentido, a energia é
fornecida às células à medida que torna necessária.
1. ATP – Adenosina trifosfato
A energia presente nos alimentos não é transferida diretamente às
células para realização de trabalho biológico. Em vez disso, essa energia dos
nutrientes liberada através da oxidação é recolhida e conduzida como uma forma
acessível de energia química através do composto rico em energia ATP
(adenosina trifosfato). A energia potencial dentro da molécula de ATP é utilizada
para todos os processos da célula que necessitam de energia.
As duas principais atividades transformadoras de energia na célula são:
9 Formação do ATP rico em energia a partir da energia potencial existente
no alimento;
9 Uso da energia química presente no ATP para trabalho biológico.
A energia liberada durante o fracionamento de ATP é transferida diretamente para
outras moléculas que necessitam de energia. Poe exemplo, no músculo, essa energia
química ativa locais específicos ao longo dos elementos contráteis, acarretando o
encurtamento da fibra muscular. Como a energia aproveitada do ATP aciona todas as
formas de trabalho biológico, o ATP foi considerado uma “moeda corrente da
energia” da célula.
2. Fosfato de creatina: reservatório de energia
Como uma pequena quantidade de ATP é armazenada na célula e não pode
ser fornecida através do sangue ou através de outros tecidos, essa substância
deverá ser ressintetizada continuamente no mesmo ritmo que é utilizada.
Como o ATP é mantido apenas em pequenas quantidades, sua concentração
relativa é alterada rapidamente com qualquer aumento do metabolismo
energético. Esta mudança estimula imediatamente a decomposição dos nutrientes
armazenados para fornecer energia para a ressíntese de ATP.
Apesar de as principais fontes de energia química para a ressíntese do
ATP serem as gorduras e os carboidratos, parte da energia da ressíntese do ATP
é gerado rapidamente e sem oxigênio a partir de outro composto fosfato rico em
energia denominado fosfato de creatina, ou CP. A transferência de energia de
CP é essencial durante as transições de uma baixa para uma alta demanda de
energia, como ocorre no início de um exercício, quando as necessidades de
energia ultrapassam a quantidade armazenada pelos macronutrientes. A
concentração de CP na célula é cerca de quatro a seis vezes maior que aquela de
ATP. Assim sendo, CP é considerado o “reservatório” de fosfato de alta energia.
Ilustração simplificada da estrutura do ATP, que é moeda corrente energética que aciona todas as
formas de trabalho biológico. O símbolo ~ significa ligações de alta energia.
3. Oxidação celular
Átomos de hidrogênio são arrancados continuamente dos substratos de glicídios,
lipídios e proteínas durante o metabolismo energético. Moléculas carregadoras dentro das
mitocôndrias, que representam as “usinas químicas” da célula, removem os elétrons desses
átomos de hidrogênio e os transferem para oxigênio molecular. Para completar o processo, o
oxigênio aceita também hidrogênio para formar água. Grande parte da energia gerada na
oxidação celular é aprisionada ou conservada como energia química na forma de ATP.
A energia é extraída do alimento em uma série de pequenas etapas envolvendo a
transferência de elétrons de moléculas doadoras para moléculas aceitadoras. Esse processo,
conhecido como oxidação-redução, é fundamental para a dinâmica energética celular. Durante
a oxidação celular, os átomos de hidrogênio não são simplesmente despejados no líquido
celular, pelo contrário, a liberação de hidrogênio pelo substrato nutriente é catalisada ao longo
da superfície interna da mitocôndria por enzimas desidrogenases altamente específicas.
Durante o metabolismo energético, o oxigênio funciona como o aceitador de elétrons
na cadeia respiratória e combina-se com o hidrogênio para formar água.
4. Liberação de energia pelos carboidratos
A função primária dos carboidratos consiste em fornecer energia para o trabalho
celular. Os carboidratos são os únicos macronutrientes cuja energia armazenada pode ser
usada para gerar ATP.
Essa capacidade é importante durante o exercício vigoroso e requer a liberação rápida
de energia acima dos níveis que podem ser atendidos pelas reações metabólicas. Nesse caso, o
glicogênio acumulado e a glicose sanguínea terão que fornecer a maior parte da energia para a
ressíntese de ATP.
5. A glicólise gera energia a partir da glicose
Quando a molécula de glicose penetra na célula para ser utilizada como energia, sofre
uma série de reações químicas denominadas glicólise. Essas reações ocorrem no meio aquoso
da célula fora da mitocôndria. Em termos de seqüência evolucionária, a glicólise representa
uma forma mais primitiva de transferência de energia que se encontra bem desenvolvida nos
anfíbio, répteis e mamíferos que mergulham.
Na primeira reação ATP age como doador de fosfato para fosforilar a glicose e
transformá-la e glicose 6-fosfato. Essa reação “aprisiona” a molécula de glicose na maioria
das células, que são as hepáticas, pois contêm a enzima fosfatase, que retira o fosfato de
glicose 6-fosfato, fazendo com que a glicose possa deixar a célula para ser transportada por
todo o corpo, assim se polimeriza com outras moléculas de glicose formando o glicogênio que
é uma fonte de glicose para a obtenção de energia.
6. Liberação de energia pela gordura
A gordura armazenada representa a mais abundante fonte corporal de energia
potencial. Em relação aos outros nutrientes, a quantidade de gordura disponível para produção
de energia é quase ilimitada.
O fornecedor mais ativo de moléculas de ácidos graxos é o tecido adiposo, apesar de
existir alguma gordura armazenada em todas as células. Os adipócitos, ou células gordurosas
são especializadas para sintetizar e armazenar os triglicerídios, cujas gotículas ocupam até
95% do volume da célula. Depois que os ácidos graxos se difundem do adipócito para a
corrente sangüínea, fixam-se na albumina plasmática como ácidos graxos livres, AGLs. Estes
são levados a seguir para tecidos ativos e são metabolizados para a obtenção de energia. A
utilização de gordura como substância energética varia intimamente com o fluxo sangüíneo
no tecido ativo. Com o aumento do fluxo sangüíneo, mais AGLs são levados do tecido
adiposo para o músculo ativo; conseqüentemente, maiores quantidades desses nutrientes são
usados para obtenção de energia.