O metabolismo da energia é geralmente definido como a totalidade dos processos químicos de um organismo. Esses processos químicos geralmente assumem a forma de vias metabólicas complexas dentro da célula, geralmente categorizadas como catabólicas ou anabólicas. Em humanos, o estudo de como a energia flui e é processada no corpo é denominado bioenergética e se preocupa principalmente com como as macromoléculas, como gorduras, proteínas e carboidratos, se decompõem para fornecer energia utilizável para crescimento, reparo e atividade física.
As vias anabólicas usam energia química na forma de trifosfato de adenosina (ATP) para impulsionar o trabalho celular. A construção de macromoléculas a partir de componentes menores, como a síntese de proteínas a partir de aminoácidos, e o uso de ATP para aumentar a contração muscular são exemplos de vias anabólicas. Para impulsionar os processos anabólicos, o ATP doa uma única molécula de fosfato, liberando energia armazenada no processo. Uma vez que o suprimento de ATP de uma célula de trabalho se esgota, mais deve ser gerado pelo metabolismo energético catabólico para que o trabalho celular continue.
Vias catabólicas são aquelas que quebram grandes moléculas em suas partes constituintes, liberando energia no processo. O corpo humano é capaz de sintetizar e armazenar seu próprio ATP por meio do metabolismo energético anaeróbio e aeróbio. O metabolismo anaeróbico ocorre na ausência de oxigênio e está associado a explosões curtas e intensas de energia. O metabolismo aeróbico é a quebra de macromoléculas na presença de oxigênio, e está associado a exercícios de menor intensidade, bem como ao trabalho diário da célula.
O metabolismo energético anaeróbico ocorre em duas formas, o sistema ATP-creatina fosfato e a glicólise rápida. O sistema de fosfato de creatina ATP usa moléculas de fosfato de creatina armazenadas para regenerar o ATP que foi esgotado e degradado em sua forma de baixa energia, difosfato de adenosina (ADP). O fosfato de creatina doa uma molécula de fosfato de alta energia para o ADP, substituindo assim o ATP gasto e reenergizando a célula. As células musculares normalmente contêm ATP de flutuação livre suficiente e fosfato de creatina para alimentar aproximadamente dez segundos de atividade intensa, após os quais a célula deve passar para o processo de glicólise rápida.
A glicólise rápida sintetiza ATP a partir da glicose no sangue e do glicogênio no músculo, sendo o ácido lático produzido como subproduto. Esta forma de metabolismo energético está associada a breves e intensas explosões de atividade & mash; como levantamento de peso ou corrida – quando o sistema cardiorrespiratório não tem tempo para fornecer oxigênio adequado às células de trabalho. À medida que a glicólise rápida progride, o ácido láctico se acumula no músculo, causando uma condição conhecida como acidose láctica ou, mais informalmente, queimadura muscular. A glicólise rápida produz a maior parte do ATP que é usado de dez segundos a dois minutos de exercício, após o qual o sistema cardiorrespiratório teve oportunidade de fornecer oxigênio aos músculos em atividade e o metabolismo aeróbico começa.
O metabolismo aeróbico ocorre de duas maneiras, glicólise rápida ou oxidação de ácidos graxos. A glicólise rápida, como a glicólise lenta, decompõe a glicose e o glicogênio para produzir ATP. Como isso ocorre na presença de oxigênio, no entanto, o processo é uma reação química completa. Enquanto a glicólise rápida produz duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose metabolizada, a glicólise lenta é capaz de produzir 38 moléculas de ATP com a mesma quantidade de combustível. Como não há acúmulo de ácido lático durante a reação, a glicólise rápida não tem queimaduras musculares ou fadiga associadas.
Finalmente, a forma mais lenta e eficiente de metabolismo energético é a oxidação de ácidos graxos. Este é o processo usado para atividades de energia como digestão e reparo e crescimento celular, bem como atividades de exercício de longa duração, como maratona ou natação. Em vez de usar glicose ou glicogênio como combustível, esse processo queima ácidos graxos que são armazenados no corpo e é capaz de produzir até 100 moléculas de ATP por unidade de ácidos graxos. Embora seja um processo altamente eficiente e de alta energia, ele requer grandes quantidades de oxigênio e ocorre apenas após 30 a 45 minutos de atividade de baixa intensidade.