Fisiologia do Esforço

Aula 1

Prof. Dra. Bruna Oneda

2016

Energia – Capacidade de realizar

Trabalho

A 1ª. lei da termodinâmica estabelece que o corpo não produz,

não consome e nem utiliza energia; pelo contrário, a energia é

transformada de um estado para o outro à medida que o

sistema fisiológico sofre uma transformação contínua

• A transferência de energia potencial em qualquer processo

espontâneo prossegue sempre em uma direção que reduz a

capacidade de realizar trabalho.

• O alimento e outras substâncias químicas são excelentes

reservatórios de energia potencial, porém essa energia sofre

uma redução contínua à medida que os compostos se

decompõem através dos processos oxidativos normais.

Trabalho biológico nos seres

humanos O trabalho biológico assume uma de três formas:

Trabalho mecânico: contração muscular – os filamentos proteicos de uma

fibra muscular transformam energia química em mecânica

Trabalho químico: As células o realizam com o objetivo de manutenção e

crescimento . A síntese continua dos componentes ocorre a medida que

outros são desintegrados. A síntese do tecido muscular que ocorre em

resposta ao treinamento é um exemplo.

Trabalho de transporte: Consiste em concentrar substâncias no

organismo. A difusão não requer energia, mas o transporte ativo sim.

Fatores que afetam ritmo da

bioenergética

Enzimas e Coenzimas alteram o ritmo de liberação de energia durante as

reações químicas

Enzimas: Grandes catalisadores proteicos altamente específicos que

alteram o ritmo das reações químicas sem serem consumidas e nem

modificadas durante as reações. Funciona como “chave e fechadura”

Algumas enzimas permanecem totalmente adormecidas, a menos que

sejam ativadas por coenzimas

Coenzimas: facilitam ação enzimática unindo o substrato com sua enzima

específica.

HidróliseA hidrólise cataboliza carboidratos, lipídios e proteínas em

formas mais simples para o corpo absorva e assimile mais

facilmente.

Enzimas especificas catalisam cada etapa do processo de

fracionamento.

As hidrólises são de maneira geral representadas pela

equação:

AB+HOH A-H + B-OH

A H20 acrescentada a substância AB faz com que a ligação

química que une AB seja decomposta a fim de gerar os

produtos de fracionamento A-H e B-OH

Condensação

Hidrólise pode ocorrer na direção oposta quando um

composto AB é sintetizado A-H e B-OH e é formada.

Uma molécula de água também é formada no processo de

condensação (também chamado de síntese por

desidratação)

Os componentes estruturais dos nutrientes se unem para

formar moléculas e compostos mais complexos

Reações de Oxidação e Redução

Ocorrem no organismo milhares de reações químicas que

envolvem a transferência de elétrons.

Oxidação: transfere átomos de O2, átomos de H ou

elétrons .

Redução: envolve qualquer processo no qual os átomos

ganham elétrons.

Sempre que ocorre a oxidação, processa-se também a

redução reversa: quando uma substância perde elétrons, a

outra ganha.

Transferência de energia no corpo

- Os alimentos são catabolizados para produzir energia

utilizável pelas células.

- A energia potencial contida nas ligações dos

carboidratos, gorduras e proteínas é liberada por etapas

em pequenas quantidades

- A energia é transferida dos alimentos para o ATP por

fosforilação.

- O ATP (adenosina trifosfato) é um composto de alta

energia que permite armazenar e conservar energia.

Kilocaloria

A kilocaloria (kcal) é a unidade de energia mais utilizada

nos sistemas biológicos.

1 kilocaloria é a quantidade de energia térmica

necessária para elevar de 1 ºC a temperatura de 1 kg de

água.

1 kcal = 1 000 cal

ATP

Funciona como um agente ideal para a transferência de energia.

“Aprisiona” dentro de suas ligações de fosfato uma grande parte

da energia da molécula original do alimento.

ATP + H2O ADP + Pi – AG 7,3 Kcal/mol

A energia liberada durante o fracionamento do ATP é transferida

diretamente para outras moléculas que necessitam de energia.

O citosol contém as vias para produção de ATP a partir do fracionamento

anaeróbico (PCr, glicose, glicerol e o esqueleto de carbono de alguns

aminoácidos desaminados).

Os processos que recolhem energia para a geração aeróbica de ATP

ocorrem dentro da mitocôndria (são o ciclo ácido cítrico, a oxidaçãoß e a

cadeia respiratória)

ATP

Qualquer aumento na demanda de energia rompe o

equilíbrio entre ATP, ADP e Pi. Esse desequilíbrio

estimula o fracionamento de outros compostos que

tem energia armazenada para ressintetizar o ATP.

O início do movimento ativa rapidamente vários

sistemas que irão aumentar a transferência de

energia e ela depende da intensidade do exercício.

A gordura e glicogênio representam as principais

fontes de energia para manter a ressíntese de ATP.

BIOENERGÉTICA

BIOENERGÉTICA

ATP

BIOENERGÉTICA

1. Sistema ATP-PCr (sistema anaeróbio alático)

2. Via Glicolítica (sistema anaeróbio lático)

3. Fosforilação Oxidativa (sistema aeróbio)

Vias de Ressíntese de ATP

Vias de Ressíntese de ATP

GLICOLÍTICO ALÁTICO

ATP + CP ATP

ADP + ADP ATP

AMP + ADP ATP

GLICOLÍTICO LÁTICO

Glicose

Glicogênio

OXIDATIVO

Carboidrato - Glicose

Gordura - AGL + Glicerol

Proteína - Aminoácido

Glicólise ATP

ácido lático sistema de

tamponamento

} Glicólise ATP

ácido lático

} ATP

Fosfocreatina

Alguma energia para ressíntese de ATP vem da cisão

anaeróbica de um fosfato proveniente da fosfocreatina

ATP ADP + Pi + ENERGIA

PCr Cr + ATP

ATPase

creatinoquinase

A maior parte da energia para fosforilação deriva da degradação de macronutrientes

Sistema Fosfagênio (ATP-CP) –

Anaeróbio Alático

- A fosfocreatina (PC), assim como o ATP, é armazenada nas

células musculares.

- Tanto ATP quanto PC contêm grupamentos fosfatos, por isso

são denominados fosfagênios.

- PC é também semelhante ao ATP pelo fato de que quando

seu grupamento fosfato é removido, ocorre liberação de

grande quantidade de energia, que é imediatamente

disponível e acoplada à ressíntese de ATP.

Sistema anaeróbio alático

- Quando um indivíduo é submetido à um esforço de

altíssima intensidade, as suas reservas de ATP são

imediatamente depletadas aumentando a quantidade de

ADP e Pi livres.

- O aumento de ADP é o sinal para a ativação da CPK

(creatinafosfatoquinase).

-Inicia então o processo de quebra da fosfocreatina,

ocorrendo a liberação de energia para a ressíntese do ATP.

- O único meio pelo qual PC pode ser formada novamente é a

partir de Pi e C e através da energia liberada pela desintegração

de ATP (proveniente da rota aeróbia, principalmente). Isso ocorre

durante a recuperação após o exercício.

- Os depósitos de fosfagênio provavelmente se esgotarão após

cerca de 10 segundos de um exercício de intensidade máxima.

- Este sistema representa a fonte de ATP mais rapidamente

disponível para ser usada pelo músculo.

Sistema anaeróbio alático

Liberação de energia pelos

macronutrientes

Estagio 1: digestão, absorção e assimilação de

macromoléculas alimentares transformando-as em substâncias

menores para serem utilizadas no metabolismo celular

Estagio 2: degradação do aminoácido, glicose a ácido graxo

assim o como acido graxo e glicose do citosol para acetil -

coenzima A (formada dentro da mitocôndria) com produção

limitada de ATP e NADH

Estágio 3: dentro da mitocôndria, a acetil-coenzima A é

degradada para CO2 e H2O com produção de uma quantidade

considerável de ATP.

Nutrientes

Em repouso o organismo usa principalmente lípidios e

carboidratos para produzir energia.

As proteínas são relativamente pouco usadas para produzir

energia.

O aumento da intensidade de esforço provoca um aumento

da utilização percentual de glícidos em detrimento dos

lípidios.

Carboidratos (CHO)

Proporcionam único substrato cuja energia armazenada gera ATP

anaerobicamente. Importante no exercício máximo que requer energia rápida

acima dos níveis proporcionados pelo metabolismo aeróbico. Nesse caso o

glicogênio intramuscular fornece a maior parte da energia para a ressíntese

do ATP.

Durante o exercício aeróbico leve a moderado, eles proporcionam 1/3 das

demandas energéticas;

O processamento de grandes quantidades de gorduras para obtenção de

energia requer um mínimo de catabolismo de CHO;

O fracionamento aeróbico dos CHOs ocorre mais rapidamente do que a

geração de energia a partir do fracionamento dos ácidos graxos. Assim

sendo, a depleção das reservas de glicogênio reduz consideravelmente a

produção de potência durante o exercício.

O SNC necessita de um fluxo ininterrupto de CHO para funcionar

adequadamente.

- Facilmente metabolizados pelos músculos

- Após ingestão, são captados pelos músculos e fígado e

convertidos em glicogenio

- Quando necessário, o glicogênio armazenado no fígado é

decomposto em glicose e transportado pelo sangue até aos

músculos para produção de ATP

Carboidratos (CHO)

Principais nutrientes para esforços prolongados de baixa

Intensidade

As reservas lipídicas do organismo são muito maiores que as

reservas glicídicas

Trigligéridos precisam ser decompostos em glicerol e

ácidos graxos livres (AGL)

Apenas os AGL são utilizados para produzir ATP

Lipídios

Glícidos x Lípidos

- Podem ser convertidas em glicose via neoglicogénese e

utilizadas para produzir energia

- Podem ser transformadas em FFAs via lipogenese

- Precisam ser primeiro decompostas em amino-ácidos

Proteinas

MECANISMOS DE RESSÍNTESE DE ATPCARACTERÍSTICAS

Sistema anaeróbio alático

• Fornece 1 ATP

• Não consome ATP para ser ativado

• Não utiliza oxigênio

• Não produz ácido lático

• Substrato: creatina-fosfato (CP)

• Produtos: ATP, creatina

• Principal enzima: creatina quinase

MECANISMOS DE RESSÍNTESE DE ATPCARACTERÍSTICAS

Sistema anaeróbio lático

• Fornece 4 ATPs

• Consome ATP para ser ativado

• Não utiliza oxigênio

• Produz ácido lático

• Substrato: glicose

• Produtos: ATP, ácido lático, NADH+H+, FADH2

• Principal enzima: fosfofrutoquinase (PFK)

BIOENERGÉTICA

Glicólise Anaeróbia ( Anaeróbio Láctico)

- No corpo, todos os carbohidratos são transformados no açúcar simples

glicose, que tanto pode ser utilizado imediatamente nessa forma ou

armazenada no fígado e nos músculos como glicogênio para uso

subseqüente.

- À medida que aumenta a intensidade do esforço, aumenta a liberação

de insulina que se liga ao seu receptor na membrana das células fazendo

com que a glicose seja transportada para o interior da célula iniciando

uma série de reações que dependem, principalmente, da atividade da

enzima PFK (fosfofrutoquinase).

BIOENERGÉTICA

- O produto destas reações é o ácido pirúvico, que é absorvido pelas

mitocôndrias.

- Quando a capacidade mitocondrial de absorção é saturada o excedente

é transformado em ácido lático.

- O ácido lático é um co-produto da glicólise anaeróbia, e quando se

acumula em altos níveis nos músculos e no sangue, produz fadiga

muscular.

BIOENERGÉTICA

Efeitos do ácido lático sobre a atividade muscular

Atividade da PFK:

Quanto maior a concentração de ácido lático, menor o pH e

conseqüentemente, menor a atividade da PFK (fosfofrutoquinase).

Interferência Neuromuscular:

O lactato acumulado invade a fenda sináptica. Esse tipo de fadiga

parece ser mais comun nas unidades motoras de contração rápida. A

incapacidade da junção neuromuscular em retransmitir os impulsos

nervosos para as fibras musculares é devida, provavelmente, a uma

menor liberação do transmissor químico ACETILCOLINA por parte

das terminações nervosas.

BIOENERGÉTICA

Efeitos do ácido lático sobre a atividade muscular

Interferência Muscular

A acidose altera a permeabilidade do retículo, diminuindo a

condutância de Ca++. Há uma menor liberação de Ca++ pelo retículo

sarcoplasmático e redução na capacidade de ligação Ca++-

troponina, em virtude do aumento na concentração de H+ causada

pelo acúmulo de ácido lático.

Efeito Algésico

A acidose estimula as fibras do tipo "C" (lentas) provocando dor do

tipo "queimação".

MECANISMOS DE RESSÍNTESE DE ATPCARACTERÍSTICAS

Sistema aeróbio

• Pode fornecer de 36 a mais de 400 ATPs

• Consome ATP para ser ativado

• Utiliza oxigênio

• Não produz ácido lático

• Substratos: glicose, ácidos graxos, aminoácidos

• Produtos: ATP, NADH+H+, FADH2, H2O

• Principal enzima: citrato sintase

Glicólise

As reações anaeróbias da glicólise liberam apenas 5% da

energia existente dentro da molécula original de glicose. A

extração de energia restante prossegue quando o piruvato é

transformado em Acetil- CoA.

O acetil- CoA entra no Ciclo do ácido cítrico (ou ciclo de

Krebs) que é o segundo estágio de fracionamento dos CHO.

Paralelamente ao Ciclo de Krebs, ocorre a Cadeia de

Transporte de elétrons, que também libera ATP.

Glicólise Aeróbia (sistema aeróbio)

- No caso de atividades que utilizem predominantemente a

rota aeróbia, a intensidade do esforço não é tão alta e, por

isso, não há uma produção tão grande de piruvatos como

na rota anaeróbia não ocorrendo, portanto, a saturação da

capacidade mitocondrial de absorção o que ocasiona

menor produção de ácido lático

- Esta é a diferença principal entre as rotas aeróbia e

anaeróbia

Rendimento Energético da Glicólise Aeróbia

Fase Anaeróbia (glicose até piruvato) 2 ATPs

Substrato (Ciclo de Krebs) 2 ATPs

Cadeia Respiratória (8 NADH) 24 ATPs

Cadeia Respiratória (2 FADH2) 4 ATPs

Lançadeira de elétrons(2 NADH) 6 ATPs

Total 38 ATPs

Glicólise Aeróbia (Sistema Aeróbio)

Causas da fadiga:

- Fadiga muscular localizada devido à depleção das reservas

de glicogênio muscular;

- Perda de água (desidratação) e de eletrólitos, que resulta

em alta temperatura corporal.

Lipídios

3 fontes energéticas específicas para o catabolismo das

gorduras são:

1. Triacilgliceróis armazenados diretamente na fibra muscular

perto da mitocôndria

2. Triacilgliceróis circulantes nos complexos lipoproteicos que

acabam sendo hidrolisados na superfície capilar de

determinados tecidos

3. Ácidos Graxos livres circulantes mobilizados a partir dos

triacilgliceróis no tecido adiposo

Lipídios

BIOENERGÉTICA

Ressíntese de ATP

BIOENERGÉTICA