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26/05/2012
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Universidade Estadual do Sudoeste da BahiaUniversidade Estadual do Sudoeste da BahiaDepartamento de SaúdeDepartamento de Saúde
Disciplina: Fisiologia do ExercícioDisciplina: Fisiologia do Exercício
BIOENERGÉTICABIOENERGÉTICA
Prof. M.S.c Raildo da Silva CoqueiroJequié - 2012
ASPECTOS CONCEITUAISASPECTOS CONCEITUAIS
METABOLISMOMETABOLISMO –– ConjuntoConjunto dede reaçõesreaçõesquímicasquímicas queque ocorreocorre emem todotodo ooorganismoorganismo aa cadacada minutominuto..
AnabolismoAnabolismo:: ViasVias químicasquímicas quequeAnabolismoAnabolismo:: ViasVias químicasquímicas quequeresultamresultam nana síntesesíntese dede moléculasmoléculas;;
CatabolismoCatabolismo:: ViasVias químicasquímicas quequeresultamresultam nana degradaçãodegradação dedemoléculasmoléculas..
Powers & Howley. Manole, 2009
ASPECTOS CONCEITUAISASPECTOS CONCEITUAIS
BIOENERGÉTICABIOENERGÉTICA –– CapacidadeCapacidade dedeconverterconverter nutrientesnutrientes alimentaresalimentares(gorduras,(gorduras, proteínasproteínas ee carboidratos)carboidratos)
ii bi l i tbi l i t tili á ltili á lemem energiaenergia biologicamentebiologicamente utilizávelutilizável..
ProcessoProcesso moduladomodulado porporcatalisadorescatalisadores (enzimas)(enzimas)..
Powers & Howley. Manole, 2009
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ESTRUTURA CELULARESTRUTURA CELULAR
ELEMENTOSELEMENTOS DODO CORPOCORPO HUMANOHUMANO
OxigênioOxigênio ((6565%%))
CarbonoCarbono ((1818%%))+ 95%
HidrogênioHidrogênio ((1010%%))
NitrogênioNitrogênio ((33%%))
AdicionaisAdicionais (sódio,(sódio, ferro,ferro, zinco,zinco,potássio,potássio, magnésio,magnésio, cloretocloreto ee cálcio)cálcio)
+ 95%
Powers & Howley. Manole, 2009
ESTRUTURA CELULARESTRUTURA CELULAR
ELEMENTOSELEMENTOS DODO CORPOCORPO HUMANOHUMANO
Ligações químicasLigações químicas
Elemento A + Elemento BElemento A + Elemento BElemento A + Elemento BElemento A + Elemento B
Moléculas ou compostosMoléculas ou compostos
ComCom carbonocarbono →→ orgânicosorgânicos
SemSem carbonocarbono →→ inorgânicosinorgânicos
Powers & Howley. Manole, 2009
ESTRUTURA CELULARESTRUTURA CELULARFábricaFábrica dosdos compostoscompostos químicosquímicos →→ célulacélula
Powers & Howley. Manole, 2009
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ESTRUTURA CELULARESTRUTURA CELULARBiologiaBiologia molecularmolecular ee ciênciaciência dodo exercícioexercício
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
DeDe ondeonde éé origináriaoriginária todatoda bioenergiabioenergia terrestre?terrestre?
RespostaResposta:: SolSol
FormasFormas dede energiaenergia:: FormasFormas dede energiaenergia:: ElétricaElétrica
MecânicaMecânica
QuímicaQuímica
EtcEtc..
Powers & Howley. Manole, 2009
Todas são intercambiáveis
Ex: Músculo
Energia química → energia mecânica
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
ReaçõesReações químicasquímicas celularescelulares::
EndergônicasEndergônicas →→ exigemexigem energiaenergia..
ExergônicasExergônicas →→ liberamliberam energiaenergia..
AcopladasAcopladas →→ reaçõesreações endergônicasendergônicas estãoestãoacopladasacopladas asas exergônicasexergônicas (uma(uma desencadeiadesencadeiaaa outra)outra)..
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
ReaçãoReação exergônicaexergônica →→ energiaenergia liberadaliberada
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
ReaçãoReação acopladaacoplada
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
ReaçõesReações dede óxidaçãoóxidação--reduçãoredução (acopladas)(acopladas)::
OxidaçãoOxidação:: processoprocesso dede remoçãoremoção dede umumelétronelétron dede umum átomoátomo ouou moléculamolécula..
ReduçãoRedução:: adiçãoadição dede umum elétronelétron aa umum átomoátomoouou moléculamolécula..
** ImportanteImportante:: reaçõesreações dede oxidaçãooxidação--reduçãoredução nasnas célulascélulasfrequentementefrequentemente envolvemenvolvem aa transferênciatransferência dede átomosátomosdede hidrogêniohidrogênio aoao invésinvés dede elétronselétrons..
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
ReaçõesReações dede óxidoóxido--reduçãoredução (acopladas)(acopladas)::
MoléculasMoléculas importantesimportantes nana transferênciatransferência dedehidrogêniohidrogênio::
NADNAD:: niacinaniacina (vitamina(vitamina BB33))
FADFAD:: riboflavinariboflavina (vitamina(vitamina BB22))
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
ReaçõesReações dede óxidoóxido--reduçãoredução (acopladas)(acopladas)::
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
EnzimasEnzimas::
DefiniçãoDefinição:: proteínasproteínas queque atuamatuam comocomocatalisadorescatalisadores dede reaçõesreações químicasquímicascatalisadorescatalisadores dede reaçõesreações químicasquímicas..
** NãoNão fazemfazem comcom queque aa reaçãoreação ocorra,ocorra, masmasregularegula aa taxataxa ouou velocidadevelocidade comcom queque estaesta sesedesenroladesenrola →→ reduzreduz aa energiaenergia dede ativaçãoativação..
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
EnzimasEnzimas::
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
EnzimasEnzimas::
Grandes moléculasFormato tridimensional
Modelo chave e fechadura
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
EnzimasEnzimas::
ValorValor diagnósticodiagnóstico dada mensuraçãomensuração dadaatividadeatividade enzimáticaenzimática nono sanguesangue::
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIATRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA
EnzimasEnzimas::
ClassificaçãoClassificação dasdas enzimasenzimas::
1. Oxidorredutases → catalizam reações de óxido-redução;
2. Transferases → catalizam a transferência de elementos de uma moléculapara a outra;
3. Hidrolases → catalizam reações nas quais a clivagem de ligações é3. Hidrolases → catalizam reações nas quais a clivagem de ligações érealizada pela adição de H2O;
4. Liases → catalizam reações nas quais grupos de elementos (ex: H2O, CO2
e NH3) são removidos para formar uma ligação dupla ou são adicionadosa uma ligação dupla existente;
5. Isomerases → catalizam reações que resultam no rearranjo da estruturade moléculas;
6. Ligases → catalizam a formação de ligação entre duas moléculas desubstrato.
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIATRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA
EnzimasEnzimas::
ClassificaçãoClassificação dasdas enzimasenzimas::
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
EnzimasEnzimas::
FatoresFatores queque alteramalteram aa atividadeatividade enzimáticaenzimática::
TemperaturaTemperatura
pHpH
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PrincipaisPrincipais
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
EnzimasEnzimas::
FatoresFatores queque alteramalteram aa atividadeatividade enzimáticaenzimática::
Powers & Howley. Manole, 2009
TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA
EnzimasEnzimas::
FatoresFatores queque alteramalteram aa atividadeatividade enzimáticaenzimática::
Powers & Howley. Manole, 2009
SUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIOSUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIO
CarboidratosCarboidratos
GordurasGorduras
ProteínasProteínas
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SUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIOSUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIO
CARBOIDRATOSCARBOIDRATOS (~(~44 kcal)kcal)
FormasFormas:: Monossacarídeos,Monossacarídeos,dissacarídeosdissacarídeos ee polissacarídeospolissacarídeos;;
GlicogênioGlicogênio:: EstoqueEstoque animalanimal dede glicoseglicose;;
GlicogênóliseGlicogênólise:: DisponibilizaçãoDisponibilização dedeglicoseglicose;;
EstoqueEstoque:: PequenoPequeno..Powers & Howley. Manole, 2009
SUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIOSUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIO
GORDURASGORDURAS (~(~99 kcal)kcal)
FormasFormas:: ácidosácidos graxos,graxos, triglicerídeos,triglicerídeos,fosfolipídeosfosfolipídeos ee esteróidesesteróides;;
T i li ídT i li íd E tE t ll ddTriglicerídeosTriglicerídeos:: EstoqueEstoque corporalcorporal dedeácidosácidos graxosgraxos;;
LipóliseLipólise:: DisponibilizaçãoDisponibilização dede ácidosácidosgraxosgraxos;;
EstoqueEstoque:: GrandeGrande..Powers & Howley. Manole, 2009
SUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIOSUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIO
PROTEÍNASPROTEÍNAS (~(~44 kcal)kcal)
AlaninaAlanina GlicoseGlicose (Fígado)(Fígado)AlaninaAlanina GlicoseGlicose (Fígado)(Fígado)
BCAABCAA IntermediáriosIntermediáriosmetabólitosmetabólitos (uso(uso direto)direto)
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FOSFATOS DE ALTA ENERGIA FOSFATOS DE ALTA ENERGIA
ATPATP –– FonteFonte imediataimediata dede energiaenergia
Powers & Howley. Fisiologia do exercício. Manole, 2009
Ligação de alta energia
FOSFATOS DE ALTA ENERGIA FOSFATOS DE ALTA ENERGIA
ATPATP –– DoadorDoador universaluniversal dede energiaenergia
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BIOENERGÉTICABIOENERGÉTICA
ATPATP 33ss dede energiaenergia
SISTEMASSISTEMAS ENERGÉTICOSENERGÉTICOS
UtilizaçãoUtilização dede viasvias
SISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATPSISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATP--CPCP
SISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATPSISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATP--CPCP
ANAERÓBIOANAERÓBIO ALÁTICOALÁTICO
MÁXIMOMÁXIMO 1010 aa 1515ss
ALTÍSSIMAALTÍSSIMA POTÊNCIAPOTÊNCIA EE PEQUENAPEQUENACAPACIDADECAPACIDADE
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SISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATPSISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATP--CPCPAA suplementaçãosuplementação dede creatinacreatina melhoramelhora oodesempenhodesempenho nono exercício?exercício?
IngestãoIngestão dede 2020 g/diag/dia porpor 55 diasdias →→ ↑↑ estoquesestoques dedecreatinacreatina muscularmuscular..
-- AtividadeAtividade dede altaalta intensidadeintensidade ee curtacurta duraçãoduração emem laboratóriolaboratórioçç(ciclismo)(ciclismo):: ↑↑ desempenhodesempenho;;
-- CorridaCorrida ee nadonado dede curtacurta duraçãoduração:: ??????
-- SuplementaçãoSuplementação ++ TCRTCR:: ↑↑ forçaforça ee ↑↑ massamassa muscularmuscular;;
-- EfeitosEfeitos colateraiscolaterais:: ??????
-- RiscoRisco aa saúdesaúde:: CurtaCurta duraçãoduração (≤(≤ 88 semanas)semanas) →→ nãonão
LongaLonga duraçãoduração →→ ??????
-- RecomendaçõesRecomendações:: sósó parapara atletasatletas sobsob indicaçãoindicação..
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SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBIA SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBIA OU GLICOLÍTICOOU GLICOLÍTICO
Fase de investimento de energia
Triose-fosfato isomerase
Hexocinase
Fosfrutocinase
Fase de geração de energia
Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase
Fosfoglicerato cinase
Piruvato cinase
Produção:- 2 piruvatos ou 2 lactatos- 2 ATP (glicose) ou 3 ATP (glicogênio)
- 2 NADH
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SISTEMA DA GLICÓLISE SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBICA OU GLICOLÍTICOANAERÓBICA OU GLICOLÍTICO
Powers & Howley. Manole, 2009
SISTEMA DA GLICÓLISE SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBIA OU GLICOLÍTICOANAERÓBIA OU GLICOLÍTICO
ANAERÓBIOANAERÓBIO LÁTICOLÁTICO
MÁXIMOMÁXIMO 33minmin
ALTAALTA POTÊNCIAPOTÊNCIA EE MÉDIAMÉDIACAPACIDADECAPACIDADE
PRODUÇÃO AERÓBIAPRODUÇÃO AERÓBIAPRODUÇÃO AERÓBIA PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPDE ATP
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Geração de Acetil-CoA
Oxidação do C
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Acetil-CoA
Fosforilação oxidativa
Produção: NADH (2,5 ATP) = 3FADH (1,5 ATP) = 1
+ GTP
PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPPRODUÇÃO AERÓBIA DE ATP
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PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPPRODUÇÃO AERÓBIA DE ATP
Powers & Howley. Manole, 2009
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PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPPRODUÇÃO AERÓBIA DE ATP
Powers & Howley. Manole, 2009
PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPPRODUÇÃO AERÓBIA DE ATP
Powers & Howley. Manole, 2009
PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPPRODUÇÃO AERÓBIA DE ATP
Powers & Howley. Manole, 2009
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CONTAGEM DA PRODUÇÃO CONTAGEM DA PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPAERÓBIA DE ATP
** GlicogênioGlicogênio →→ 3333 ATPATP
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EFICIÊNCIA DA EFICIÊNCIA DA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVAFOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
11 molmol == 11 gramagrama dede pesopeso molecularmolecular
11 molmol dede ATPATP == 77,,33 kcalkcal
11 molmol dede glicoseglicose == 686686 kcalkcal
Eficiência da respiração = Eficiência da respiração =
32 moles ATP/mol de glicose x 7,3 kcal/mol de ATP32 moles ATP/mol de glicose x 7,3 kcal/mol de ATP
686 kcal/mol de glicose686 kcal/mol de glicose
x 100x 100
RespostaResposta == 3434%%
SISTEMA AERÓBIOSISTEMA AERÓBIO
AERÓBIOAERÓBIO
TEMPOTEMPO ILIMITADOILIMITADOTEMPOTEMPO ILIMITADOILIMITADO
PEQUENAPEQUENA POTÊNCIAPOTÊNCIA EE ALTÍSSIMAALTÍSSIMACAPACIDADECAPACIDADE
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CONTROLE DA BIOENERGÉTICACONTROLE DA BIOENERGÉTICA
RealizadoRealizado porpor enzimasenzimas::
↑ ↑ ssubstrato ubstrato → ↑→ ↑ enzimas enzimas →→ ↑ ↑ reaçõesreações
** AA maioriamaioria dasdas viasvias metabólicasmetabólicas possuipossui umaumaenzimaenzima “limitadora“limitadora dada velocidade”velocidade”..
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CONTROLE DA BIOENERGÉTICACONTROLE DA BIOENERGÉTICA
ComoComo aa enzimaenzima limitadoralimitadora dada velocidadevelocidade ageageparapara controlarcontrolar asas reações?reações?
11.. AsAs enzimasenzimas limitadoraslimitadoras sãosão encontradasencontradas nono inícioinício dedeumauma viavia;;
22.. AA atividadeatividade dasdas enzimasenzimas limitadoraslimitadoras éé reguladaregulada porpormoduladoresmoduladores (substâncias(substâncias queque estimulamestimulam ouou inibem)inibem)..
ControleControle metabólicometabólico::
PrincipalPrincipal inibidorinibidor →→ ATPATP
PrincipaisPrincipais estimuladoresestimuladores →→ ADPADP ee PPii
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CONTROLE DA BIOENERGÉTICACONTROLE DA BIOENERGÉTICA
Powers & Howley. Manole, 2009
CONTROLE DO SISTEMA ATPCONTROLE DO SISTEMA ATP--CPCP
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Creatina cinase
CONTROLE DA GLICÓLISECONTROLE DA GLICÓLISE
AMP, ADP, Pi, ↑pH
ATP, CP, citrato, ↓pH
* Enzima importante → Fosforilase
Moduladores: Ca++ e AMP
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CONTROLE DO CICLO DE KREBS E DA CONTROLE DO CICLO DE KREBS E DA CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONSCADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
ADP, Ca++, NAD
Isocitrato desidrogenase
Citrocomo oxidade
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ATP, NADH
ADP, Pi
ATP
CONTROLE DA BIOENERGÉTICACONTROLE DA BIOENERGÉTICA
Powers & Howley. Manole, 2009
INTERAÇÃO ENTRE AS PRODUÇÕES INTERAÇÃO ENTRE AS PRODUÇÕES AERÓBIA/ANAERÓBIA DE ATPAERÓBIA/ANAERÓBIA DE ATP
AA maioriamaioria dasdas atividadesatividades físicasfísicas exigeexige umaumacombinaçãocombinação dede sistemassistemas energéticosenergéticos..
NaNa maioriamaioria dasdas atividadesatividades físicasfísicas existeexiste NaNa maioriamaioria dasdas atividadesatividades físicasfísicas existeexistepredominânciapredominância dede umum sistemasistema sobresobre osos demaisdemais..
IntensidadeIntensidade
DuraçãoDuração
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INTERAÇÃO ENTRE AS PRODUÇÕES INTERAÇÃO ENTRE AS PRODUÇÕES AERÓBICA/ANAERÓBICA DE ATPAERÓBICA/ANAERÓBICA DE ATP
Powers & Howley. Manole, 2009
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