Em última instância, a energia para fazer o trabalho celular deriva de ligações químicas e está contida num composto produzido no interior da célula, a partir de substratos extracelulares e intracelulares, chamado trifosfato de adenosina(ATP).
A capacidade das células de produzir ATP pode ser limitada pela disponibilidade dos substratos e reagentes necessários. Entretanto, em trabalhos de alta intensidade, a maior parte do combustível para o metabolismo é originária de fontes intraceleuares.
Em esforços menos intensos, porém outro fator pode ser o limitante para a produção de substratos de energia: o transporte de oxigênio para a célula.
Estudos têm mostrado que pode estar aí o fator limitante do sistema aeróbio - o transporte de oxigênio - e não o transporte de substratos energéticos. Em vez da capacidade dos tecidos periféricos de utilizar oxigênio, as evidências indicam que, para a maioria dos atletas, é a capacidade do sistema de transporte de fornecer oxigênio que pode restringir o metabolismo aeróbio.
Os substratos para o metabolismo de energia incluem carboidratos, gorduras e proteínas. Gorduras e carboidratos podem ficar armazenados localmente no interior das células musculares ou em algum outro lugar - em tecidos específicos para armazenamento, como os adiposos, e no fígado. Em geral não se considera que as proteínas sejam "armazenadas" em quantidades significativas em algum lugar. Elas existem como componentes dos tecidos, como entidades que circulam no sangue e como componentes absorvidos no intestino durante a digestão, após uma refeição.
Os reagentes necessários com todos esses substratos durante o metabolismo incluem o oxigênio e determinadas vitaminas e minerais que atuam como co-reagentes. O ponto mais importante, entretanto, é que , enquanto determinados substratos processados pelo corpo em formas viáveis de energia podem ser estocados, o ATP em si não pode ser armazenado em grandes quantidades. As células utilizam um sistema energética "conforme a demanda", guiado pela proporção entre substratos e produtos nas várias vias metabólicas. Em outras palavras, o ATP para o trabalho celular é gerado quando e, somente quando, houver demanda por ele.
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