1. Bioenergética e Metabolismo

CONCEITOS GERAIS EM FISIOLOGIA DO EXERCCIO

BIOENERGTICA e METABOLISMO

Fisiologia do Exerccio 2013/2014 Estesl -M Teresa Toms

BIOENERGTICA e METABOLISMO23/09/2013

RESPOSTAS FISIOLGICAS AO

EXERCCIO

IntensidadeDuraoFrequncia

ADERENCIA


EXERCCIO

Meio ambienteDieta

Condio fsica

A/ ADESO

RESPOSTAS FISIOLGICAS AGUDAS AO EXERCCIO

Respostas imediatas a um perodo de exerccio:

Frequncia cardaca

MONIT

CON


Frequncia cardaca

Frequncia respiratria

Temperatura cutnea e corporal interna

Act. Muscular (EMG)Etc.

TORIZAO

NTROLO


Wilmore, Costill & Kenney (2008).Physiology of Sport and Exercise. Fourth edition. Human Kinetics

ADAPTAES FISIOLGICAS CRNICAS

Respostas fisiolgicas a perodos repetidos de exerccio (exerccio crnico ou treino)

Melhoram a capacidade para realizar o exerccio

Adapt

EFEITOS DO TREINO


Melhoram a sua eficincia

taoRespostas fisiolgicas ao treino ou

adaptaes de longo prazo

Aparecem e persistem aps um ano ou mais

As adaptaes so altamente especficas ao tipo de treino que o individuo faz


Treino de resistncia

Treino aerbio

Treino combinado

Sindroma Geral de Adaptao

Leso?

Processo de stress-resposta-adaptao


. (Brook, Fahey & While (1995). Exercise Physiology. Bioenergetics and its applications.)

de Adaptao (Hans Selye):

O objectivo de qualquer exerccio/treino stressar o corpo/sistema/rgo para que a adaptao resulte

HOMEOSTASIAManuteno de um ambienteinterno normal constante ouinalterado (Walter Cannon, 1932).

Alteraes da presso arterial emdeterminado espao de tempo emcondies de repouso (Powers &Howley,(2000). Fisiologia do exerccio.Ed. Manole.


Ambiente estvel - pode no ser normal! Ex: steady-state

Ed. Manole.

Alteraes da temperatura central durante 60min de exerccio (Powers & Howley,(2000). Fisiologia do exerccio. Ed. Manole.

Quanto mais intenso o exerccio mais difcil manter a homeostasia


Metabolismo celular resultante da separao (destruio/utilizao) dos 3 substratosfornecidos pela alimentao. Logo que cada um transformado na sua forma utilizvel, oucircula no sangue para ser utilizado no metabolismo ou armazenado. (Kenney, Wilmore & Costill(2012). Physiology of sport and exercise. Human kinetics.

HIDRATOS DE CARBONO

GLICOSE (C6H12O6)

MSCULOFGADO

GLICOG

(4 kcal/g)

Glicose=3,74 kcal

Glicognio=4,20 kcal


NIO

1 G DE HIDRATOS DE CARBONO liberta em mdia 4,2 kcal (calor mdio de combusto)Coeficiente de digestibilidade = 97%

RESERVAS CORPORAIS 2500 KCAL

Glicognio=4,20 kcal

GORDURAS (Lpidos)Maiores depsitos que de acares

So menos acessveis (muito lento) para o metabolismo porque necessitam de ser

TRIGLICRIDOS

1GLICEROL

+3 CIDOS GORDOS

(9 kcal/g)

Liplise

Fisiologia do Exerccio 2013/2014 Estesl - M Teresa Toms

necessitam de ser oxidadas

3 CIDOS GORDOS LIVRES

ATP

RESERVAS CORPORAIS 70.000 KCAL

1 G DE GORDURA liberta em mdia 9,4 kcal (calor mdio de combusto)Coeficiente de digestibilidade = 95%

Carne=9,50; manteiga=9,27; peixe e ovos=9,50; vegetais e frutas=9,30

Kenney, Wilmore & Costill


Kenney, Wilmore & Costill (2012).Physiology of Sport and Exercise. Fifth edition. Human Kinetics

PROTENASPodem ser transformadas em:

Glicose (gliconognese)c gordos (lipognese)

Energia libertada 1 G DE PROTENA

5,65

(4 kcal/g)

Fisiolgicamente apenas 4,6 kcal (no oxidao do azoto)


Energia libertada varia conforme:

tipo de protena (animal/vegetal)contedo relativo de nitrognio

liberta em mdia 5,65 kcal (calor mdio de combusto)Coeficiente de digestibilidade = 92%(78%-97%)

Factores de ATWATER

4 kcal por grama de hidrato de carbono

Indicam a energia metabolizvel global de que o organismo poder dispor a partir dos alimentos ingeridos


9 kcal por grama de lpido

4 kcal por grama de protena

FOSFATOS DE ALTA ENERGIA (ATP)FOSFORILAO - Armazenamento de energia (adio de grupos fosfato) atravs da formao de ATP a partir de outras fontes qumicas.


ATP + H2O ATPase ADP + Pi + 7,3 kcal/mol

METABOLISMO AERBIO(c/ O2)ANAERBIO

(s/ O2)

As clulas geram ATP por trs processos:

1) O SISTEMA ATP-PC2) O SISTEMA GLICOLTICO3) O SISTEMA OXIDATIVO(+ reservas musculares)


(+ reservas musculares)

Alguns segundos

As trs fontes de ATP para a contraco muscular. Cerny &Burton. 2001. Exercise physiology for health careprofessionals.(pp40) Human Kinetics.

SISTEMA ATP-PC(via anaerbia alctica)

Processo rpidoObtido sem qualquer estrutura especial no interior da clulaNo exige oxignio


No exige oxignioVia que permite esforos de maior intensidade (6 a 7 seg.+ 1-2 c/ ATP prvio) Reconstroi-se ao fim de alguns min. permitindo, novo esforo explosivo.PCr Pi + Cr + 9600 kcal(Barata e col., 1997)Energia produzida = 1mol ATP/1 mol PCPrincipal funo - manter concentraes de ATP4-6% na memb. Externa da mitocondria; 3-5% no sarcmero; 90% no citoplasmaAs clulas armazenam 4 a 6 vezes mais PCr que ATP

As reservas de ATP e de CP podem sustentar as necessidades energticas dos msculos por apenas 3 a 15 segundos.

A partir da os msculos passam a depender de outros processos para a formao de ATP: a


Alteraes do ATP e da Creatina fosfato musculares durante 14 seg. de esforo muscular mximo (sprinting). Embora o ATP seja utilizado numa velocidade elevada, a energia da CP utilizada para sintetizar ATP, impedindo que a sua concentrao caia. No entanto na exausto, tanto a concentrao de ATP como a de CP so baixas. (Wilmore & Costill. 2001. Fisiologia do esporte e do exerccio. Pp 121.Ed.Manole.)..

formao de ATP: a combusto glicolitica e oxidativa de substratos.

O Pi activa os estadios iniciais do catabolismo do glicognio e da glicose.

Levantar de uma cadeira. Movimento rpido/curta durao dependente das reservas musculares de ATP e de CP.


A reaco no necessita de oxignio e alcana uma produo mxima de energia em cerca de 10 seg.(McArdle, Katch & Katch, 2003)

SISTEMA GLICOLTICO(via anaerbia lctica ou gliclise anaerbia)


SISTEMA GLICOLTICO(via anaerbia lctica ou gliclise anaerbia)

Envolve o processo da gliclise ou glicogenlise - transformao de glicose ou glicognio em cido pirvico.

Degradao do glicognio em cido lctico envolve 12 reaces enzimticas

Todas as enzimas actuam no interior do citoplasma celular


Ganho de 3 ATP na degradao de uma mol de glicognio

Ganho de 2 ATP se for utilizada uma mol de glicose (1 ATP para a converso da glicose em glicose-6-fosfato)As aces combinadas dos sist. Glicoltico e ATP-PC permitem gerar fora muscular mesmo quando o suprimento de O2 limitado.

Estes dois sistemas predominam durante os minutos iniciais do exerccio de alta intensidade.

A presena de O2 determina apenas o destino do c. Pirvico (c. Lctico ou acetil-CoA)

REGULAO DA GLICLISE

1) Concentrao das enzimas glicolticas-chave: hexocinase, fosfofrutocinase e piruvato cinase.

2) Nveis do substracto frutose 1,6-difosfato


2) Nveis do substracto frutose 1,6-difosfato3) Oxignio (em grandes quantidades inibe a gliclise)

CONSEQUENCIAS DA ACUMULAO DE LACTATO

c. Lctico - C3H6 O3Lactato - sal do c. lctico

Dissocia-se rpidamente

em

Principal mecanismo de fadiga nos esforos anaerbios


1) Menor rendimento ou aproveitamento energtico 2) Impossibilidade de manter por muito tempo este dbito de produo de energia (feed-back negativo sobre a gliclise)3) Perturbao da contraco muscular (dificulta as pontes cruzadas de actina e miosina)4) Acidose sistmica (Hiperventilao, QR com ventilao -econmica

Nas actividades de durao 1 a 2 minuto (grande intensidade) o sistema glicoltico altamente solicitado e as concentraes de cido lctico podem aumentar de um valor em repouso de 1 mmol/kg de msculo para mais de 25 mmol/kg

Acidificao das fibras musculares que inibe ainda mais a degradao de glicognio (compromete a aco da enzima glicoltica)


de glicognio (compromete a aco da enzima glicoltica) Diminuio da capacidade de ligao com o clcio das fibras podendo

impedir a contraco muscular

Glicognio rico em H2O. A sua degradao local desequilibra a osmolaridade celular, criando momentaneamente uma hiposmolaridade local, origem das dores musculares.

Actividades de durao entre 15 seg. A 3 ou 4 minutos tm como via metablica a produo glicoltica de energia


glicoltica de energia (via glicolitica)

SISTEMA OXIDATIVO OU PRODUO AERBIA DE ATP


SISTEMA OXIDATIVO OU PRODUO AERBIA DE ATP

Ocorre no interior das mitocndrias

Principal mtodo para actividades de endurance

Envolve trs processos:

1) Gliclise aerbia - igual gliclise anaerbia mas com a presena de O que transforma o c. Pirvico em


presena de O2 que transforma o c. Pirvico em acetil-CoA e no c. Lctico.

2) Ciclo de Krebs - oxidao completa do acetil-CoA3) Cadeia de transporte de electres e/ou fosforilao

oxidativa.

A partir da glicose produz 38 ATP

A partir do glicognio produz 39 ATP

Pow

ers, S

. &

How

ley, E

.

(2000). Fisiologia

do E

xerccio. Ed. M

anole

.


CICLO DE KREBSCompleta a oxidao dos hidratos de carbono, gorduras ou protenas

Produz CO2 ; H2O

Fornece electres produo aerbia de ATP

Produo aerbica de ATP a partir da degradao de uma molcula de glicose. (Powers, S. & Howley, E.(2000). Fisiologia do Exerccio. Ed. Manole.)


Glicose 38 ATP (Glicolise)Glicognio 39 ATP (Glicogenlise) COM O2

A Fosforilao oxidativa sintetiza ATP pela transferencia de electres de NADH e FADH2 para o oxignio

Mais de 90% da sntese do ATP


Metabolismo aerbio refere-se ao processo pelo qual o oxignio funciona como aceitador final de electres na cadeia respiratria e combina-se com o hidrognio para formar gua durante o metabolismo energtico

OXIDAO DAS PROTENAS

AminocidosUreia

Apenas cerca de 5% utilizada na produo de energia

O catabolismo excessivo de protenas faz aumentar as necessidades hdricas do corpoAcetil CoA

Azoto

Dispndio de ATP


40% para formao de ATP60% calorprotenas fornecem 5% a 10% da energia despendida estimativas de consumo energtico geralmente ignoram metabolismo proteico.

hdricas do corpoAcetil CoA

Oxidation of Protein

Rarely used as a substrate Starvation Can be converted to glucose (gluconeogenesis) Can be converted to acetyl-CoA

Energy yield not easy to determine Nitrogen presence unique Nitrogen excretion requires ATP expenditure Generally minimal, estimates therefore ignore

protein metabolism


Energia produzida:

Hidratos de Carbono = 6,3 ATP por molcula de O2 utilizada

Gorduras = 5,6 ATP por molcula de O2 utilizada


de O2 utilizada

ATP

H2OCO2

Sub-produtos


Kenney, Wilmore & Costill, 2012 Physiology of Sport & Exercise, 5th edition

METABOLISMO

Conjunto de processos que resultam na produo (anabolismo) e destruio/gasto (catabolismo) de adenosina trifosfato (ATP)


adenosina trifosfato (ATP)

Metabolismo aerbico refere-se s reaces catablicas geradoras de energia nas quais o oxignio funciona como um aceitador final de electres na cadeia respiratria e se combina com o hidrognio para formar gua.McArdle, Katch & Katch (2003). Fisiologia do exerccio. 5 edio. Ed Guanabara Koogan.

INTEGRAO DAS VRIAS VIAS METABLICAS

Metabolismo um todo

Em cada momento a energia produzida de todos os substractos ao mesmo tempo : MISTURA


os substractos ao mesmo tempo : MISTURA METABLICA

H evidentemente em diferentes momentos predomnio de substractos (gorduras ou aucares). Maior contribuio de um nutriente em relao a outro.


Tempo de entrada em aco das vias anaerbias e aerbias e sua durao relativa. (Barata, T. (1997) Actividade fsica e medicina moderna. Pp41. Ed. Europress.

Pow

ers, S

. &

How

ley, E

. (2000)

.

Fisiologia do E

xerccio. Ed. M

anole


Libertao de glucose pelo fgado durante uma prova de bicicleta a diferentes intensidades (a) e durante um exerccio prolongado de intensidade aproximada de 30% do VO2mx (b) e a contribuio estimada a partir da glicogenlise (GLY) ou

a


(GLY) ou gluconeognese (GNG).(ACSMs Advanced Exercise Physiology, 2006). b

GLCIDOS DE ABSORO RPIDA(maior ndice glicmico) podem originar triglicridos sem que as reservas de glicognio estejam repletas. A absoro intestinal e entrada na circulao so processos mais rpidos que a sntese de glicognio.

GLCIDOS DE ABSORO LENTA (menor


GLCIDOS DE ABSORO LENTA (menor ndice glicmico), a elevao da glicmia de menor amplitude mas perdura mais tempo maior % de glcidos para a sntese de glicognio maior armazenamento

ndice glicmico - capacidade que o alimento tem de elevar a glicmia aps a ingesto de 100 gramas do mesmo.

RESPOSTA AERBIA MAIS FAVORVEL:Caractersticas genticas especficas do atleta de endurance (tipo de fibras musculares)Adaptaes locais especficas observadas com o treino e que favorecem menor produo de c. Lctico

Ritmo mais rpido de remoo

Densidade capilar

Tamanho e n de mitocondrias


EFEITOS DO TREINO DE ENDURANCE:

Maior poupana de glicognio e maior consumo de gordura para a mesma intensidade de esforo

Aumento da capacidade de armazenamento de glicognio (fgado e msculo).capacidade de quase duplicar a reserva de glicognio

Tamanho e n de mitocondrias

Concentraes de enzimas e agentes de transferencia (NAD, FAD)

FACTOR LIMITANTE DA VELOCIDADE DE PRODUO DE ENERGIA

Velocidade de entrada do O2 nas mitocndrias

FUNO RESPIRATRIA EFICAZ


FUNO RESPIRATRIA EFICAZ

FUNO CIRCULATRIA EFICAZ E BOA CAPACIDADE DE TRANSPORTE NO SANGUE (hemoglobina).

CIRCULAO CAPILAR; MEMBRANA CELULAR (sarcolema); PRESSO PARCIAL

DBITO CARDACO

FADIGADepleo da PCr ou do glicognio o que dificulta a produo de ATP

Acumulao de cido lctico (e de H) o que impede/dificulta os processos celulares que produzem energia e a contraco muscularFalha de transmisso nervosa


Falha de transmisso nervosaAs respostas do sistema nervoso central ao trauma psicolgico do exerccio exaustivo

Corrida lenta em velocidade uniforme:

Primeiros segundos - predominantemente alcticos (ex: Sprint/100m)

Vias anaerbias adaptam-se mais rpido s necessidades energticas

Metabolismo aerbio lento (na produo e na adaptao a novos patamares de esforo)


Primeiros segundos - predominantemente alcticos (ex: Sprint/100m)Primeiros 1 a 2 min predominantemente lcticos (ex: 400m/800m)A partir do 3 ou 4 min a via aerbia passa a produzir a totalidade da energia (ex: maratona)

Os primeiros metros so efectuados em dfice ou dvida de Oxignio

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