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CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
Faculdade de
Medicina de Lisboa
SUMÁRIO:
1. Apresentação
2. Divisão em grupos de trabalho
3. Funcionamento das aulas TP ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1ª aula: Metabolismo energético do músculo
2ª aula: Glícidos
3ª aula: Lípidos
4ª aula: Catabolismo proteico e metabolismo do etanol
5ª aula: Hormonas
CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
1ª Aula Teórico-Prática – METABOLISMO ENERGÉTICO DO MÚSCULO
Sumário:
1. Classificação do tecido muscular: Músculo Cardíaco, esquelético e liso;
2. Sarcómero como unidade funcional do músculo;
3. Mecanismo bioquímico de contracção e relaxamento do m. esquelético;
4. Exercício aeróbio e anaeróbio; Exemplos;
5. Metabolismo energético e tipos de fibras musculares utilizadas em ambos
os tipos de exercício;
6. Treino aeróbio e anaeróbio e adaptações metabólicas musculares
CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
1. Que tipos de tecido muscular conhece e quais as
características que os distinguem?
Classificação do tecido muscular:
Músculo estriado esquelético
Organização:
CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
2. O que representa o sarcómero?
Músculo estriado esquelético
Organização: Sarcómero – Unidade funcional
CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
3. Explique o mecanismo bioquímico da
contracção e relaxamento do músculo
esquelético.
Músculo estriado esquelético
Formação de ATP:
• Transporte de glicose
estimulada pela contracção:
- Translocação de GLUT 4
. Proteina cinase AMP activada
. Outros sinais: cálcio, ác. Nitrico, bradicinina
Músculo estriado esquelético
Reserva de ATP:
Músculo estriado esquelético
Contracção muscular: Modelo dos filamentos deslizantes
Miosina
Músculo estriado esquelético
Contracção muscular: Modelo dos filamentos deslizantes
Fase de relaxamento: a cabeça da miosina hidrolisa o ATP
em ADP e Pi (complexo ADP-Pi-Miosina - conformação de
alta energia).
Estimulação da contracção musc. (Interacção entre Ca2+, troponina,
tropomiosina e actina): a actina fica acessível para se ligar à cabeça da
miosina -» complexo actina-miosina-ADP-Pi.
Libertação do Pi -» Inicio da contracção
Libertação do ADP -» Alteração conformacional da cabeça da miosina em
relação à sua cauda, movendo a actina cerca de 10 nm em direcção ao
centro do sarcómero na contracção
(complexo actina-miosina:
- conformação de baixa energia ).
Músculo estriado esquelético
Nova fase de relaxamento, e inicio de novo ciclo com hidrólise de
ATP.
Miosina
Músculo liso
Papel da calmodulina
CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
4. Caracterize bioquimicamente exercício aeróbio e
anaeróbio no que respeita ao substracto
energético e ao tipo de fibra muscular.
Tipos de Exercício
• Duração e intensidade do exercício
• Metabolismo / Forma de obtenção de energia
• Exercício aeróbico:
- Longa duração e intensidade baixa/moderada
• Exercício anaeróbico:
- Curta duração e grande intensidade
Tipos de Exercício
Exercício anaeróbio
Exercício aeróbio
• curta duração
• rápida geração de energia
• fosfocreatina e glicogénio musculares
• fibras tipo II
• longa duração
• tecido adiposo e glicogénio hepático
• fibras tipo I
Exercício aeróbico
Exercício anaeróbico
Exercício aeróbico
Exercício aeróbico
Exercício aeróbico
Exercício anaeróbico
Exercício aeróbico
História:
• Kenneth H. Cooper, M.D.(fisiologista do exercício) e Coronel
Pauline Potts (fisioterapeuta) – Força Aérea
• Medição da capacidade de utilizar oxigénio
• 1968: Publicação do livro “Aerobics”, numa altura de aumento
do sedentarismo e inactividade da população em geral
-» Best-Seller
Exercício aeróbico
Resumo:
• Longa duração
• Fontes de energia: - Tecido adiposo
- Glicogénio hepático
• Fibras musculares tipo I
Exercício anaeróbico
Resumo:
• Curta duração
• Rápida geração de energia
• Fontes de energia: - Fosfocreatina e
- Glicogénio muscular
• Fibras musculares tipo II
Tipos de exercício
Muitas formas de exercício consistem numa combinação entre
exercício aeróbico e anaeróbico:
Ténis
Futebol
Servir - muita energia
Correr no court - resistência
Rematar - muita energia
Correr 90 min - resistência
Tipos de exercício
Ténis - Individual / Pares
Golf
Tipos de exercício
Nas corridas, há medida que a distância a percorrer
aumenta, o componente aeróbico ganha maior impotância.
Tipos de exercício
A característica do exercício aeróbio é que pode ser sustido
por longos períodos de tempo
Irão utilizar-se as outras reservas em detrimento das que estão no
músculo, para que não se formem produtos parcialmente oxidados,
como o ácido láctico
Exercício aeróbico
Produtos totalmente oxidados
1 molécula glicose 38 ATP
Exercício anaeróbico
Produtos parcialmente oxidados
2 móléculas de lactato 3 ATP
Fibras musculares do Tipo I Fibras musculares do tipo II
Músculo estriado esquelético
Tipos de Fibras:
Tipo I: Fibras vermelhas (aeróbias)
• Grande conteúdo em mioglobina
• Grande densidade de capilares
• Muitas mitocôndrias
• Energia é proveniente da fosforilação oxidativa
• Contracção lenta e contínua: Exercício de baixa intensidade
Músculo estriado esquelético
Tipos de Fibras:
Tipo II: Fibras brancas (anaeróbias)
• Baixo conteúdo em mioglobina
• Baixa densidade de capilares
• Poucas mitocôndrias
• Energia é proveniente da glicólise anaeróbia
• Contracção rápida mas com menor resistência ao esforço prolongado
Músculo estriado esquelético
Tipos de Fibras:
Tipo II: Fibras brancas (anaeróbias)
Músculo estriado esquelético
Características dos tipos de fibras:
Propriedade Tipo I (vermelhas) Tipo II (brancas)
Velocidade de contracção Lenta Rápida
Conteúdo em mioglobina Alto Baixo
Densidade de capilares Alta Baixa
Actividade da ATPase Baixa Alta
Actividade enzimática mitocondrial Alta Baixa
Glicogenólise Baixa Alta
Conteúdo em glicogénio Alto
Conteúdo em triacilglicerois Alto Baixo
Actividade da lipoproteína lipase Alta Baixa
CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
5. Descreva a adaptação metabólica ao exercício
de longa duração.
Adaptação metabólica durante o exercício
aeróbico
Os principais combustíveis do exercício aeróbico
variam de acordo com a intensidade e a duração do
exercício
No início predomina o consumo de hidratos de carbono (reservas de
glicogénio do músculo e fígado). Assim que estas se esgotam, o
catabolismo lipídico (ácidos gordos provenientes do triacilglicerol do
tecido adiposo) vai-se tornando cada vez mais importante.
A manutenção de um poder aeróbico máximo requer que os glícidos
e os lipidos sejam totalmente oxidados.
Adaptação metab. durante o exercício aeróbico
Quanto maior concentração de glicogénio inicial, mais longa é a
capacidade de suportar o exercício.
O tempo máximo suportado por
exercício aeróbico vai depender
das reservas iniciais: quanto
mais reservas de glicogénio no
fígado e músculo esquelético,
maior a capacidade de
resistência
Estudo feito a atletas com diferentes dietas
Metabolismo Glicídico durante o ex. aeróbico
• O fígado armazena cerca de 100g de glicogénio
• O músculo armazena cerca de 300-400g de glicogénio
Conseguem manter o fornecimento de ATP
por mais de 2h
Glicogenólise-» importante fonte de energia para o músculo
durante o exercício aeróbico
Capacidade de
oxidação:
2,5g/min
O glicogénio é uma molécula hidratada, cuja degradação conduz à
libertação de H2O (Mobilização das reservas: estimulação neuronal
do músculo e diminuição dos níveis de insulina, ou seja, da razão
glicagina/ insulina)
300g de glicogénio 1L de água
As reservas de glicogénio podem ser aumentadas
Dieta rica em hidratos de carbono:
• Aumento da expressão de GLUT-4
• Activação da glicogénio sintase
Metabolismo Glicídico durante o ex. aeróbico
• A
Sistema nervoso durante o exercício aeróbico
Sistema nervoso somático:
Sistema nervoso simpático:
Estimula a contração dos músculos
apropriados e coordena a quebra do
glicogénio
Conduz à secreção de adrenalina pela medula
supra-renal, proporcionando as mudanças
necessárias no sistema cardiovascular e a
mobilização das reservas de glicogénio e
triacilgliceróis.
Sistema nervoso e cardiovascular durante o
exercício aeróbico
Durante o exercício verifica-se um aumento do débito cardíaco e da
distribuição de sangue para o músculo esquelético
Alterações hormonais durante o exercício
aeróbico
↑ hormona do crescimento
↑ cortisol
↓ insulina
↑ glicagina
Aumentam nos
primeiros 30min a 1h.
Estimulam a
gliconeogénese
inibição da sua secreção pelo
pâncreas pela adrenalina (SNS)
Apenas em exercício
muito prolongado
↑ hormona do crescimento, ↑ cortisol e ↑ glicagina resposta típica ao
stress
Coordenação entre sistema nervoso somático
e simpático durante o exercício aeróbico
Metabolismo Lipídico durante o exercício aeróbio:
Origem dos AG
TAG armazenados no tecido
adiposo
TAG armazenados no
próprio músculo
Epinefrina
Insulina
GH
Cortisol
Favorece a lipólise
Após 2h
Acetil-CoA
Malonil-CoA
Actividade da carnitina
palmitoil transferase I
β-oxidação
Metabolismo Lipídico durante o exercício aeróbio:
Vantagens do treino aeróbico
Estruturais:
• densidade capilar
• número e tamanho de mitocôndrias
• concentração de mioglobina
Metabólicas:
• expressão de GLUT-4
• sensibilidade à insulina
• actividade das enzimas: do ciclo de Krebs, da β oxidação,lipoproteina lipase,
glicogénio sintase
Vantagens do treino aeróbico
Exemplo: número e tamanho de mitocôndrias
As alts. na utilização de substratos acompanham temporal/ os aumentos
da activ. Enzimática mitocondrial
As alts.iniciais (5-7 dias) na utilização de substratos estão sobretudo
relacionadas com a redução da resposta hormonal simpática.
50% das alterações mitocondriais
podem ser perdidas após 1 mês sem
treinos
From: Maughan R., Gleeson M, Greenhaff P (1997)
Biocehmistry of Exercise and Training. Oxford:
Oxford University Press pp.195
CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
6. Caracterize a resposta metabólica muscular ao
exercício anaeróbico.
Resposta metabólica muscular durante exercício
anaeróbico
Regulação coordenada da glicogenólise e da contracção pelo
Ca2+ no músculo esquelético
Regulação metabólica durante exercício anaeróbico
Exercício intenso
Glicólise anaeróbia
Ácido láctico
↓ pH no músculo
Fadiga e ↓ força de contracção
• ↓ interacção entre a miosina e actina
• ↓ adesão do Ca2+ à troponina
• Efeitos na enzima fosfofrutocinase (inibida)
Regulação metabólica durante exercício anaeróbico
Regulação Alóstérica da Fosfofrutocinase
Activadores Inibidores
AMP ATP
Pi Citrato
Frutose 1,6-bifosfato Fosfocreatina
Frutose 6-fosfato
NH3
Regulação metabólica durante exercício anaeróbico
Ciclos de substrato
PFK – fosfofrutocinase
FBPase – frutose 1,6-bifosfatase
CIÊNCIAS DA SAÚDE
BIOQUÍMICA
Faculdade de
Medicina de Lisboa
2ª Aula Teórico-Prática – GLÍCIDOS
Sumário:
1. Revisão das principais vias metab. da glicose e sua regulação: glicólise,
glicogénese, gliconeogenese e glicogenólise; Ciclo de Krebs e fosf. oxidativa;
2. Relação entre as variações de glicemia ao longo do dia e os níveis de
insulina;
3. Homeostasia da glicemia nas diferentes fases do jejum e no pós-prandial:
Vias metabólicas e hormonas implicadas;
4. Metabolismo eritrocitário dependente da glicose: Transportadores de
glicose, glicólise anaeróbia e via das fosfopentoses;
5. Síntese/secreção de insulina e sua acção metab.; papel antag. da glicagina;
6. Favismo / Deficiência da glicose 6-fosfato desidrogenase.