nutrição e bioquimica - 2003

Nutrio e Esporte Uma abordagem bioqumicaQBQ 2003 Departamento de Bioqumica Instituto de Qumica USP

Nutrio e Esporte Uma abordagem bioqumica

ProfessoresAlexandre Z. Carvalho([email protected]) ([email protected]) ([email protected]) ([email protected])

Andr Amaral G. Bianco Daniela Beton Erik Cendel Saenz Tejada

Fernando H. Lojudice da Silva ([email protected]) Karina Fabiana Ribichich ([email protected]) Leonardo de O. Rodrigues Sayuri Miyamoto([email protected]) ([email protected]) ([email protected])

Tie Koide

SupervisorBayardo B. Torres([email protected])

2003

Cronograma das Aulas Nutrio e Esporte Uma abordagem bioqumica (QBQ 2003) Instituto de Qumica da USP Bloco 6 inferior Dia 10/02/2003 Perodo Manh Tema Abordado Apresentao do curso Contrao muscular e fibras Reviso de vias metablicas Adaptao Tomada de O2 VO2 Lactato Carboidratos Lipdeos Intensidade do exerccio fsico Protenas

Tarde

11/02/2003

Manh

Tarde

12/02/2003

Manh

Estresse Oxidativo Defesa Anti-Oxidante

Tarde

13/02/2003

Manh

Vitaminas Sais Minerais Cimbra Hidratao Doping

Tarde

Suplementos

14/03/2003

Manh

Grupos Especiais

Tarde

Palestra

INDICE 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. Contrao Muscular e Fibras ....................................................................... 1 Reviso Vias metablicas....................................................................... 16 ?-Oxidao .............................................................................................. 23 Sntese de cidos Graxos......................................................................... 28 Tomada de Oxignio ................................................................................ 30 Dficit de O2 ............................................................................................ 31 VO2max - Consumo mximo de oxignio ................................................... 32 Recuperao aps o exerccio ................................................................... 35 Limiar de Lactato ..................................................................................... 40 Adaptaes na utilizao de diferentes substratos durante o treinamento ... 42 Treinamento de longa durao e alta intensidade ..................................... 44 Exerccios de intensidade baixa e moderada.............................................. 46 Protenas................................................................................................. 48 Carboidratos............................................................................................ 55 Lipdios.................................................................................................... 57 Estresse Oxidativo, Defesa Antioxidante e Atividade Fsica ......................... 61 Vitaminas e Minerais ................................................................................ 80 Adaptaes ao exerccio em diferentes populaes .................................... 91 Doping ...................................................................................................103 Suplementos ..........................................................................................119 Suplementao de Aminocidos...............................................................131 Hidratao..............................................................................................135 Mitos e verdades acerca dos suplementos alimentares..............................136 Apndice ................................................................................................139

C ONTRAO MUSCULAR E FIBRAS

1. Contrao Muscular e Fibras

SISTEMA MUSCULAR

Nutrio e Esporte Uma abordagem Bioqumica

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1.1.

Introduo

Os msculos so rgos constitudos principalmente por tecido muscular, especializado em contrair e realizar movimentos, geralmente em resposta a um estmulo nervoso. Os msculos podem ser formados por trs tipos bsicos de tecido muscular (figura 1): Tecido Muscular Estriado Esqueltico Apresenta, sob observao microscpica, faixas alternadas transversais, claras e escuras. Essa estriao resulta do arranjo regular de microfilamentos formados pelas protenas actina e miosina, responsveis pela contrao muscular. A clula muscular estriada chamada fibra muscular, possui inmeros ncleos e pode atingir comprimentos que vo de 1mm a 60 cm. Tecido Muscular Liso Est presente em diversos rgos internos (tubo digestivo, bexiga, tero etc) e tambm na parede dos vasos sanguneos. As clulas musculares lisas so uninucleadas e os filamentos de actina e miosina se dispem em hlice em seu interior, sem formar padro estriado como o tecido muscular esqueltico. A contrao dos msculos lisos geralmente involuntria, ao contrrio da contrao dos msculos esquelticos. Tecido Muscular Estriado Cardaco Est presente no corao. Ao microscpio, apresenta estriao transversal. Suas clulas so uninucleadas e tm contrao involuntria.

Figura 1: Os trs tipos de tecido muscular

Msculo Esqueltico


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Antes de prosseguirmos devemos nos recordar que os msculos esquelticos no podem executar suas funes sem suas estruturas associadas (figura 2). Os msculos esquelticos geram a fora que deve ser transmitida a um osso atravs da juno msculo-tendo. As propriedades destes elementos estruturais podem afetar a fora que um msculo pode desenvolver e o papel que ele tem em mecnicos comuns.

Figura 2: Estruturas associadas ao msculo.

O movimento depende da converso de energia qumica do ATP em energia mecnica pela ao dos msculos esquelticos. O corpo humano possui mais de 660 msculos esquelticos envolvidos em tecido conjuntivo. As fibras so clulas musculares longas e cilndricas, multinucleadas que se posicionam paralelas umas s outras. O tamanho de uma fibra pode variar de alguns mm como nos msculos dos olhos a mais de 100 mm nos msculos das pernas. Composio Qumica Cerca de 75% do msculo esqueltico e composto por gua e 20%, protena. Os 5% restantes consistem em sais inorgnicos, uria, acida ltico, fsforo , lipdeos, carboidratos, etc. As protenas mais abundantes dos msculos so: miosina (60%), actina e tropomiosina. Alm disso, a mioglobina tambm esta incorporada no tecido muscular (700 mg de protena para 100g tecido). Aporte Sanguneo Durante o exerccio , a demanda por oxignio de 4.0L/min e a tomada de oxignio pelo msculo aumenta 70 vezes, 11mL/110g/min, ou seja, um total de 3400mL por minuto. Para isso, a rede de vasos sanguneos fornece enormes quantidades de sangue para o tecido. Aproximadamente 200 a 500 capilares fornecem sangue para cada mm2 de tecido ativo. Com treinamentos de resistncia, pode haver um aumento na densidade capilar dos msculos treinados. Alm de fornecer oxignio , nutrientes e hormnios, a microcirculao remove calor e produtos metablicos dos tecidos. H estudos utilizando microscopia eletrnica que mostram que em atletas treinados, a densidade de capilares cerca de 40% maior do que em pessoas no treinadas. Essa relao era aproximadamente igual diferena na tomada mxima de oxignio observada entre esses dois grupos. Nutrio e Esporte Uma abordagem Bioqumica -3-


Para entender a fisiologia e o mecanismo da contrao muscular, devemos conhecer a estrutura do msculo esqueltico.Os msculos esquelticos so compostos de fibras musculares que so organizadas em feixes, (fascculos) (figura 3). Os miofilamentos compreendem as miofibrilas, que por sua vez so agrupadas juntas para formar as fibras musculares. Cada fibra possui uma cobertura ou membrana, o sarcolema, e composta de uma substncia semelhante gelatina, sarcoplasma. Centenas de miofibrilas contrteis e outras estruturas importantes, tais como as mitocndrias e o retculo sarcoplasmtico, esto inclusas no sarcoplasma.

Figura 3: Estrutura muscular

Ultraestrutura Cada miofibrila contm muitos miofilamentos. Os miofilamentos so fios finos de duas molculas de protenas, actina (filamentos finos) (figura4) e miosina (filamentos grossos), que forma um filamento bipolar (figura 5). H outras protenas envolvidas na contrao muscular: troponina e tropomiosina, que se localizam ao longo dos filamentos de actina (figura 4), dentre outras.Figura 4: Os filamentos de actina so polmeros de molculas globulares de actina que se enrolam formando uma hlice. A tropomiosina um dmero helicoidal que se une cabea a cauda formando um cordo. A troponina um trmero que s e liga a um stio especfico em cada dmero de tropomiosina.


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Figura 5: Filamento grosso de miosina. As molculas de miosina se associam cauda a cauda para formar o filamento

Ao longo da fibra muscular possvel observar bandas claras e escuras, o que d ao msculo a aparncia estriada (figura 6). A rea mais clara denominada banda I e a mais escura, A. A linha Z bissecciona a banda I e fornece estabilidade estrutura. A unidade entre duas linhas Z denominada de sarcmero, a unidade funcional da fibra muscular. A posio da actina e miosina no sarcmero resulta em filamentos com sobreposio. A regio A contm a zona H, onde no h filamentos de actina. Essa zona bisseccionada pela linha M que delineia o centro do sarcmero e contm estruturas proticas para suportar o arranjo dos filamentos de miosina.

Figura 6: (A) Micrografia eletrnica de baixa magnificao atravs de corte longitudinal de msculo esqueltico, mostrando o padro estriado. (B) Detalhe do msculo esqueltico mostrado em (A), mostrando pores adjacentes de duas miofibrilas e a definio de sarcmero. (C) Diagrama esquemtico de um nico sarcmero, mostrando a origem das bandas claras e escuras vistas nas micrografias eletrnicas. A linha Z, localizada nas extremidades dos sarcmeros, esto ligadas a stios dos filamentos finos (filamentos de actina), a linha M, na metade do sarcmero, a localizao de protenas especficas que ligam filamentos grossos adjacentes (filamentos de miosina). As regies verdes marcam a localizao dos filamentos grossos e so referidas como banda A. As regies vermelhas contm somente filamentos finos e so chamadas de banda I.


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Etapas da Contrao Muscular

1) Um potencial de ao trafega ao longo de um nervo motor at suas terminaes nas fibras musculares; 2) Em cada terminao, o nervo secreta uma pequena quantidade de substncia neurotransmissora: a acetilcolina; 3) Essa acetilcolina atua sobre uma rea localizada na membrana da fibra muscular, abrindo numerosos canais acetilcolina-dependentes dentro de molculas proticas na membrana da fibra muscular; 4) A abertura destes canais permite que uma grande quantidade de ons sdio flua para dentro da membrana da fibra muscular no ponto terminal neural. Isso desencadeia potencial de ao na fibra muscular; 5) O potencial de ao cursa ao longo da membrana da fibra muscular da mesma forma como o potencial de ao cursa pelas membranas neurais; 6) O potencial de ao despolariza a membrana da fibra muscular e tambm passa para profundidade da fibra muscular, onde o faz com que o retculo sarcoplasmtico libere para as miofibrilas grande quantidade de ons clcio, que estavam armazenados no interior do retculo sarcoplasmtico; 7) Os ons clcio provocam grandes foras atrativas entre os filamentos de actina e miosina, fazendo com que eles deslizem entre si, o que constitui o processo contrtil;


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C ONTRAO MUSCULAR E FIBRAS 8) Aps frao de segundo, os ons clcio so bombeados de volta para o retculo sarcoplasmtico, onde permanecem armazenados at que um novo potencial de ao chegue; essa remoo dos ons clcio da vizinhana das miofibrilas pe fim contrao. Mecanismos da Contrao Muscular A teoria mais aceita para a contrao muscular denominada sliding filament theory (figura 7), que prope que um msculo se movimenta devido ao deslocamento relativos dos filamentos finos e grossos sem a mudana dos seus comprimentos. O motor molecular para este processo a ao das pontes de miosina que ciclicamente se conectam e desconectam dos filamentos de actina com a energia fornecida pela hidrlise de ATP. Isto causa uma mudana no tamanho relativo das diferentes zonas e bandas do sarcmero e produz fora nas bandas Z.

Figura 7: Sliding filament theory como modelo de contrao muscular. Os filamentos de actina e de miosina deslizam uns sobre os outros sem diminuio no tamanho do filamento.

A miosina tem um papel enzimtico e estrutural na ao muscular. A cabea globular tem atividade de ATPase ativada por actina no sitio de ligao a actina e fornece a energia necessria para a movimentao das fibras Seqncia de eventos na contrao muscular 1)Com o stio de ligao de ATP livre, a miosina se liga fortemente a actina (figura 8); 2) Quando uma molcula de ATP se liga a miosina, a conformao da miosina e o stio de ligao se tornam instveis liberando a actina; 3) Quando a miosina libera a actina, o ATP parcialmente hidrolisado (transformando -se em ADP) e a cabea da miosina inclina-se para frente; 4) A religao com a actina provoca a liberao do ADP e a cabea da miosina se altera novamente voltando posio de incio, pronta para mais um ciclo. 5) Todo este ciclo leva ao deslocamento dos filamentos e o msculo contrai;


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C ONTRAO MUSCULAR E FIBRAS 6) A ativao continua at que a concentrao de clcio caia e libere os complexos inibitrios troponina-tropomiosina, relaxando o msculo.Figura 8: O ciclo de mudanas nas quais a molcula de miosina caminha sobre os filamentos de actina (Baseado em I. Rayment et al., Science 261:5058, 1993).

Tipos de Fibras Musculares H diferentes e controversos critrios para a classificao do msculo esqueltico humano. Baseados nas caractersticas de contrao e metabolismo podemos classificar dois tipos de fibras, as de contrao rpida e lenta (figura 9).

Figura 9: (A) Clulas especializadas em produzir contraes rpidas so marcadas com anticorpos contra miosina rpida. (B) Clulas especializadas em produzir contraes lentas e longas so marcadas com anticorpos contra miosina lenta.


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Uma tcnica comum para estabelecer o tipo de fibra baseada na sensibilidade diferencial a alterao de pH da miosina ATPase. So as caractersticas dessa enzima que determinam a velocidade de contrao do sarcmero. Nas fibras rpidas (fast-twitch), a miosina ATPase inativada por pH cido mas estvel em pH alcalino, essas fibras coram escuro para esta enzima. Para fibras lentas (slow-twitch) a atividade da miosina ATPase permanece alta em pH cido e fica estvel em pH alcalino. As fibras rpidas so conhecidas como clulas musculares brancas porque elas contm relativamente pouco de mioglobina, protena que se torna vermelha quando na presena de oxignio. As fibras lentas so chamadas de clulas musculares vermelhas, porque elas contm muito mais desta protena. As clulas podem ajustar-se caracterstica rpida ou lenta atravs de mudanas de expresso gnica de acordo com o padro de estimulao nervosa que elas recebem. Caractersticas dos diferentes tipos de fibra muscular

Figura 10: Percentagem do grupo de fibras lentas nos msculos de atletas de diferentes categorias.

Cada esporte exige uma demanda de energia, esforo e obviamente uma velocidade de contrao muscular diferente. Sendo assim mais do que lgico imaginar que existem tipos diferentes de fibras que compem a musculatura. Como observado na figura 10, cada atleta possui uma percentagem especfica de fibras de contrao rpida e lenta.


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Slow-twitch tipo I ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? Metabolismo aerbio Baixa atividade de miosina ATPase Baixa velocidade de captao e liberao de clcio Capacidade glicoltica menor do que na fast-twitch Nmero grande de mitocndrias, tamanho das organelas maior A concentrao de mitocndria e citocromos combinada com alta pigmentao por mioglobina so responsveis pela colorao caracterstica. Alta concentrao de enzimas mitocondriais para o metabolismo aerbio Usadas para treino de resistncia SO : slow speed of shortening Adaptadas ao exerccio prolongado

Fast-twitch tipo II ?? Alta capacidade de transmisso eletroqumica dos potenciais de ao ?? Alta atividade de miosina ATPase ?? Alta velocidade de liberao e captao de clcio (reticulo endoplasmtico desenvolvido) ?? Gera energia rapidamente para aes rpidas e potentes ?? Velocidade de contrao de 3 a 5 vezes maior que na slow-twitch ?? Sistema glicoltico de curta durao bem desenvolvido ?? Metabolismo anaerbio Tipo IIA Intermediaria: contrao rpida e capacidade aerbia moderada (alto nvel SDH) e anaerbia (PFK) = FOG (fast oxidative glicolytic fiber) Tipo IIB Potencial anaerbio maior verdadeira fast twitch FG (fast glicolytic) Tipo IIC Rara e no diferenciada; envolvida na inervao motora.


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C ONTRAO MUSCULAR E FIBRAS Tipo de fibra pode ser mudado? Treinamento: pode induzir mudanas, mas h controvrsias. Pode ser que s haja um aumento na capacidade aerbia das fast. Ou vice versa. Altamente determinado pelo cdigo gentico . Idade no impedimento Diferenas entre grupos atlticos 45 a 55% de slow-twitch slow twitch atletas de resistncia

Hipertrofia x HiperplasiaHipertrofia um aumento no tamanho e volume celular enquanto que Hiperplasia um aumento no nmero de clulas. Se voc olhar para um fisiculturista e para um maratonista, de cara d para notar que a especificidade de um treinamento produz efeitos diferentes em cada atleta. Um treinamento aerbico resulta em um aumento de volume/densidade mitocondrial, enzimas oxidativas e densidade capilar (devido a um aumento no nmero de hemcias). Atletas de resistncia tambm possuem as fibras de seus msculos treinados, menores quando comparadas com as de pessoas sedentrias. Por outro lado, fisiculturistas e outros levantadores de peso, tm msculos muito maiores. Sabe-se que o aumento de massa devido primariamente hipertrofia das fibras, mas h situaes onde a massa muscular tambm aumenta em resposta a um crescimento no nmero de clulas. Apesar de hiperplasia ser uma grande controvrsia entre pesquisadores da rea, em modelos animais j foi demonstrado que sob certas condies podem ocorrer tanto hipertrofia quanto hiperplasia das fibras musculares, com um aumento de at 334% para massa muscular e 90% para o nmero de fibras. Uma das evidncias da existncia da Hiperplasia em seres humanos, que este processo tambm pode contribuir para o aumento de massa muscular. Por exemplo, um estudo feito em nadadores, revelou que estes tinham fibras do tipo I e IIa do msculo deltide menores que as de no nadadores, entretanto o tamanho deste msculo era muito maior nos nadadores. Por outro lado, alguns pesquisadores mais cticos atribuem o fato de fisiculturistas e outros atletas deste tipo possurem fibras de tamanho menor ou igual ao de indivduos no treinados gentica: estes atletas simplesmente nasceram com maior nmero de fibras. Existem dois mecanismos primrios pelos quais novas fibras podem ser formadas. No primeiro, fibras grandes podem se dividir em duas ou mais fibras menores. No segundo, clulas satlite podem ser ativadas. Clulas satlite so stem cells (clulas-tronco) miognicas envolvidas na regenerao do m sculo esqueltico. Quando voc danifica, estira ou exercita as fibras musculares, clulas satlite so ativadas. Clulas satlite proliferam e do origem a novos mioblastos. Estes novos mioblastos podem tanto se fundir com fibras j existentes quanto se fundir com outros mioblastos para formar novas fibras.


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Cimbras e Fadiga Muscular

Apesar de existirem muitas causas para cimbras musculares ou tetania, grandes perdas de sdio e lquidos costumam ser fatores essenciais que predispem atletas a cimbras musculares. O sdio um mineral importante na iniciao dos sinais dos nervos e aes que levam ao movimento nos msculos. Ns temos uma baixa nas reservas de sdio no organismo ao transpirarmos quando praticamos alguma atividade fsica. Um estudo realizado com um tenista profissional no EUA apresentava que a perda de sdio em uma partida de vrias horas era muito maior do que o consumo dirio desse mineral pelo atleta e o quadro de cimbras musculares era reincidente. Dada a popularidade de dietas c om pouco sdio, um dficit de sdio no est fora de questo quando um atleta est suando em taxas altas, particularmente nos meses quentes do ano. Mas no devemos apenas associar as cimbras musculares o dficit do sdio no organismo. Existem outras causas potenciais como diabetes, problemas vasculares (estes pela baixa de oxignio na fibra muscular, j que o oxignio elemento fundamental na contrao muscular) ou doenas neurolgicas. Os atletas atribuem cimbras falta de potssio ou outros minerais como clcio ou magnsio. A opinio mdica atual no d apoio a esta idia. Os msculos tendem a acumular potssio, clcio e magnsio de forma tal que so perdidos em nveis menores na transpirao, se comparados com sdio e cloreto. A dieta geralmente fornece quantidades adequadas para prevenir dficits que iriam contribuir para a ocorrncia de cimbras. A fadiga pode ser entendida como um declnio gradual da capacidade do msculo de gerar fora, resultante de atividade fsica (figura 11).


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Figura 11: Representao esquemtica da fadiga de contraes intermitentes submximas. A capacidade mxima de gerao de fora diminui logo a partir do incio da atividade.

A fadiga muscular resulta de muitos fatores, cada um deles relacionados s exigncias especficas do exerccio que a produz. Esses fatores podem interagir de maneira que acabe afetando sua contrao ou excitao, ou ambas. As concentraes de ons de hidrognio podem aumentar causando acidose. Os estoques de glicognio podem diminuir dependendo das condies de contrao. Os nveis de fosfato inorgnico podem aumentar. As concentraes de ADP podem aumentar. A sensibilidade de Ca2 + da Troponina pode ser reduzida. A concentrao de ons livres de Ca2 + dentro da clula pode estar reduzida. Pode haver mudanas na freqncia de potenciais de ao dos neurnios. Uma reduo significativa no glicognio muscular est relacionada fadiga observada durante o exerccio submximo prolongado. A fadiga muscular no exerccio mximo de curta durao est associada falta de oxignio e um nvel sangneo e muscular elevado de + cido ltico, com um subseqente aumento drstico na concentrao de H dos msculos que esto sendo exercitado s. Essa condio anaerbica pode causar alteraes intracelulares drsticas dentro dos msculos ativos, que poderiam incluir uma interferncia no mecanismo contrtil, uma depleo nas reservas de fosfato de alta energia, uma deteriorao na transferncia de energia atravs da gliclise, em virtude de menor atividade das enzimas fundamentais, um distrbio no sistema tubular para a transmisso do impulso por toda a clula e desequilbrio inicos. evidente que uma mudana na distribuio de Ca2+ poderia alterar a atividade dos miofilamento e afetar o desempenho muscular. A fadiga tambm pode ser demonstrada na juno neuromuscular, quando um potencial de ao no consegue ir do motoneurnio para a fibra muscular. O mecanismo exato da fadiga desconhecido. A contrao muscular voluntria envolve uma cadeia de comando do crebro s pontes cruzadas de actina-miosina (figura 12). A fadiga pode ocorrer como resultado de rompimento de qualquer local da cadeia de comando. A fadiga pode ser descrita tanto como central como perifrica. A fadiga central est tipicamente associada com a ausncia de motivao, transmisso espinhal danificada ou recrutamento das unidades motoras danificado. Geralmente, fatiga perifrica se refere ao dano na transmisso nervosa perifrica, na transmisso neuromuscular, dano no processo de ativao das fibras ou interaes actinamiosina.


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Figura 12: Figura esquemtica representando a cadeia de comando da contrao muscular.

1. Preencha a tabela abaixo, indicando para cada esporte, qual seria o tipo de fibra predominante (tipo I - lenta, tipo II - rpida), a fonte de energia mais utilizada e se o exerccio aerbio ou anaerbio Tipo de Esporte Corrida 100m Maratona Caminhada Natao Sedentrio 2. Alm do ATP, a creatina fosfato tambm fornece energia e sua reserva de 3 a 5 vezes maior do que as de ATP. A creatina fosfato produzida nos perodos de repouso, por fosforilao custa de ATP: Tipo de fibra Fonte de energia Aerbio/anaerbio

Creatina + ATP

Creatina Fosfato + ADP + H+

A reao reversvel catalisada pela creatina quinase. Durante a atividade muscular, processa-se no sentido da regenerao de ATP, o doador imediato de energia para a contrao. A quantidade de ATP e de Creatina Fosfato (CP) armazenada no msculo de aproximadamente 5 mmol e 15 mmol por kg de msculo, respectivamente. A hidrlise de 1 mol de ATP libera aproximadamente 7 kcal/mol e a de Creatina fosfato, 10kcal/mol. Seja uma pessoa de 70kg com 30kg de massa muscular que mobiliza 20kg dos msculos durante uma atividade fsica. Para cada uma das atividades, calcule por quanto tempo seria possvel realiz ar a atividade, levando em considerao os dados de gasto energtico fornecidos na tabela. Tipo de Esporte Ciclismo (rpido) Gasto energtico Tempo (kcal/min) 12,0


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C ONTRAO MUSCULAR E FIBRAS Judo Karate Corrida (rpido) Natao (intenso) Competio plo aqutico 13,8 13,8 20,5 12,0 13,6

Baseado nos seus clculos, explique como essas atividades podem ser mantidas por um perodo de tempo maior, como ocorre usualmente. Que tipo de substrato seria utilizado como fonte de energia? Voc se lembra das vias de utilizao desses substratos? Para utilizar os substratos que voc citou, necessrio que haja oxignio?


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REVISO VIAS METABLICAS

2. Reviso Vias metablicas(retirados do livro de Bioqumica bsica do Bayardo)

Geral Mapa pg 340 (mapa1) Ex1 Qual a finalidade biolgica dos processos descritos no mapa 1? Quais os compostos aceptores de hidrognio? Qual a funo das coenzimas e do oxignio na oxidao dos alimentos?

Ex2 Mapa pg 116 Observe o mapa abaixo. Ele mostra de forma simplificada o metabolismo de degradao de carboidratos, lipdeos e protenas, com reaes reversveis e irreversveis. Em que composto h convergncia dessas vias?


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REVISO VIAS METABLICAS Complete o quadro abaixo, indicando se as converses indicadas so possveis e quais etapas seriam percorridas para cada converso possvel Converses a. Protena ? Glicose Possvel? Etapas

b. Protena Graxo

?

cido

c. Glicose Graxo

?

cido

d. Glicose ? Protena

e. cido Glicose

Graxo

?

f. cido Protena

Graxo

?


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GLICOSEhexoquinase

GLICOSE 6 P

FRUTOSE 6 Pfosfofrutoquinase 1

FRUTOSE 1,6 BISFOSFATO

DIIDROXIACETONA FOSFATO

GLICERALDEDO 3 P

FOSFOENOLPIRUVATOpiruvato quinase

PIRUVATO


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2.1.

Gliclise

1. Quais so os substratos iniciais da via? 2. Quais so os seus produtos? 3. O NADH produzido na gliclise pode ser oxidado aerobia ou anaerobiamente? Que vias ou reaes estariam envolvidas? O que ocorre com o piruvato? 4. Fosfofrutoquinase 1: Esta enzima tem como inibidor o ATP e como efetuador alostrico positivo o AMP. Pense, em um msculo em contrao vigorosa, qual a conseqncia dessa regulao? Se o aporte de oxignio for insuficiente para o msculo, o que deve ocorrer com as coenzimas? Haver produo de lactato? 2.2. Converso de piruvato a acetil-coA

A converso do piruvato a acetil-coA catalisada por um complexo multienzimtico chamado complexo piruvato desidrogenase que requer cinco coenzimas: tiamina pirofosfato (TPP), coenzima A (CoA), nicotinamida adenina dinucleotdeo (NAD+), flavina adenina dinucleotdeo (FAD) e cido lipico. As quatro primeiras coenzimas so derivadas de vitaminas hidrossolveis: tiamina, cido pantotnico, nicotinamida e riboflavina, respectivamente. O cido lipico tambm uma vitamina. A equao da reao a seguinte: Piruvato + Coenzima A + NAD+ ? Acetil-CoA + NADH + CO2 a) Qual a importncia dessa reao no metabolismo? De onde vem o piruvato? b) O que a falta de uma das vitaminas causaria? c) Em que compartimento celular ocorre esta reao? d) Se um indivduo possuir um excesso de vitamina, haver um aumento na velocidade de reao?


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2.3.

Ciclo de Krebs

ACETIL-CoAH2O CoA NADH + H+

OXALOACETATO

NAD+

citrato sintase

CITRATO

MALATO

ISOCITRATOisocitrato desidrogenase NAD+ NADH + H + CO2

H2O

FUMARATOsuccinato desidrogenase

? -CETOGLUTARATOCo-A ? -cetoglutarato desidrogenase NAD+ NADH + H+ CO2

FADH2

SUCCINATOFAD CoA GTP

SUCCINIL-CoAGDP + Pi

1. O ciclo de Krebs se inicia com a condensao de acetil-coA e oxaloacetato. Observe o mapa 1. De onde vem o acetil-CoA? (Na sua opinio, qual a contribuio de cada composto para formao de acetil-CoA?) 2. Quantas coenzimas so reduzidas para uma molcula de acetil-coA? 3. Como o ciclo de Krebs pode contribuir para a formao de grande parte do ATP produzido na clula se ele gera somente 1 ATP e 1 GTP por molcula de acetilcoA? Esta via pode funcionar em condies anaerbias? 4. Em um programa de treinamento, foram medidas a atividade da succinato desidrogenase e da citrato sintase. Em que vias essas enzimas participam? Qual seria o motivo para utilizar essas medidas para avaliao em um programa de treinamento fsico? 2.4. Cadeia de transporte de eltrons e Fosforilao oxidativa

1. Qual a funo da cadeia de transporte de eltrons? Esta via poderia funcionar sem oxignio? 2. As necessidades celulares de ATP variam bastante de acordo com o estado fisiolgico da clula. Uma fibra muscular pode ter suas necessidades


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REVISO VIAS METABLICAS aumentadas de 100 vezes em poucos segundos quando passa do repouso para uma atividade fsica intensa. Para promover o ajuste de produo de ATP e seu gasto, o transporte de eltrons s ocorre com a sntese de ATP e vice-versa. Para que essas reaes ocorram, os substratos so: coenzimas reduzidas, oxignio, ADP e Pi, dentre os quais somente o ADP atinge concentraes limitantes na clula. Descreva o que ocorre no ciclo de Krebs, cadeia de transporte de eltrons, fosforilao oxidativa e gliclise quando a) a razo ATP/ADP aumenta b) a razo ATP/ADP diminui 1) a razo NAD+/NADH aumenta 2) a razo NAD+/NADH diminui 2.5. Glicognio

1. O glicognio sintetizado principalmente pelo fgado e msculos quando a oferta de glicose supera as necessidades energticas imediatas destes rgos. O glicognio deve ser sintetizado em uma situao fisiologicade razo ATP/ADP alta ou baixa? Por que? Essa condio deve ocorrer durante o exerccio ou durante o repouso? 2.6. Gliconeognese

1. A gliconeognese uma via que se processa no fgado e minoritariamente nos rins e tem como objetivo a sntese de glicose a partir de compostos que no so carboidratos, aminocidos, lactato e glicerol. Essa via utiliza as reaes reversveis da gliclise e substitui por outras irreversveis. H gasto de energia para efetuar a sntese de glicose? Qual a necessidade de sintetizar glicose para um organismo? Essa via realmente necessria j que temos reservas de glicognio?


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(-OXIDAO

3. ? -OxidaoA continuao voc tem os mapas das vias metablicas mais importantes tal e qual elas so conhecidas em mamferos. Eles esto relativamente simplificados ao efeito de que voc consiga relembrar coisas bsicas e no fique perdido no meio da complexidade que elas possuem. Logo de cada via, se apresentam detalhes dos pontos importantes por serem pontos de regulao, por envolverem gasto ou produo de energia ou poder redutor, ou por mostrar molculas que sero nomeadas de aqui em diante e cujo destino voc conseguir seguir pelo universo metablico. Alguns desses detalhes sero de utilidade no nessa fase de reviso e sim ao longo do curso. -Observe a via de degradao de triacilgliceris e oxidao (?-oxidao) de cidos graxos.


-23-

(-OXIDAO

Revisemos alguns pontos dos caminhos indicados no diagrama anterior: (1) - Utilizao do glicerol

(2)

- Ativao ao nvel da membrana externa da mitocndria

- Transporte ao nvel da membrana interna da mitocndria


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(-OXIDAO

(E) A TRANSFERASE cataliza o processo e regulada por (-) malonil-CoA (Ver na via da sntese de cido graxo)

(3)

- ? - Oxidao


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(-OXIDAO

Em determinadas condies fisiolgicas, o acetil-CoA gerado na ? - oxidao no pode ser aproveitado no ciclo de Krebs e se produz a formao de corpos cetnicos (acetona, acetoacetato, .e ?-hidroxibutirato), como se indica em baixo.

Tente responder: 1- Observando a via geral, de que depende a mobilizao dos depsitos de triacilgliceris? Considerando que os hormnios catecolaminas (epinefrina ou adrenalina e norepinefrina ou noradrenalina) so sintetizados em situaes de perigo, hipoglicemia, exerccio fsico e exposio a baixas temperaturas, estimulando a produo de glucagon e inibindo a da insulina, em que condies Nutrio e Esporte Uma abordagem Bioqumica -26-

(-OXIDAO fisiolgicas ativada a lipase dos adipcitos? Nessas condies, quais sero as principais fontes de energia do tecido muscular? 2- Os subprodutos das vias que esto realados (diidroxiacetona fosfato, o acetilCoA e o Succinil-CoA) funcionam como intermedirios de outras vias nas quais eles so processados. Quais so essas vias. 3- A carnitina um composto amplamente distribudo pelos diferentes tecidos mas encontrado em concentraes elevadas no msculo. O que sugere este dado? 4- Em quais das seguintes situaes haver estmulo da formao de corpos cetnicos: -dieta rica em hidratos de carbono e normal em lipdeos -jejum - dieta rica em lipdeos e normal em hidratos de carbono


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SNTESE

DE CIDOS

GRAXOS

4. Sntese de cidos Graxos

A primeira etapa da sntese de cidos graxos o transporte de Acetil-CoA para o citossol

Revisemos o ponto da sntese dos caminhos indicados no diagrama anterior: (1)


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SNTESE

DE

CIDOS GRAXOS

4.1.

Sntese de triacilgliceris

Discuta a seguinte afirmao: 1) Os triacilgliceris constituem a forma de armazenamento de todo o excesso de nutrientes


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TOMADA DE OXIGNIO

5. Tomada de Oxignio

A figura acima mostra a tomada de oxignio pulmonar durante os minutos iniciais de uma corrida com velocidade constante por 10 min, ou seja, um exerccio leve. Nos primeiros minutos, h um aumento exponencial da tomada de O2 . A regio do grfico onde nvel de tomada de O2 permanece constante considerado o estado estacionrio. 1. O que significa o estado estacionrio em relao ao balano energtico? 2. A produo de ATP ocorre de forma aerbia ou anaerbia? 3. Ocorre acmulo de lactato?


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DFICIT DE O2

6. Dficit de O 2O dficit de O2 a diferena entre o oxignio total consumido durante o exerccio e o total que teria sido consumido se uma taxa estacionria do metabolismo aerbio tivesse sido alcanada no incio. No grfico, o dficit est representado pela rea em lils. 1. Enquanto a tomada de oxignio pequena, qual a fonte de energia utilizada preferencialmente? 2. Por que h sempre um atraso do aumento na tomada de oxignio em relao ao gasto de energia? Responda levando em considerao a produo de substratos oxidveis. 3. Por que o dficit de oxignio menor nos indiv duos treinados?


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VO2MAX - CONSUMO

MXIMO DE OXIGNIO

7. VO 2max - Consumo mximo de oxignio

Em uma conversa entre atletas profissionais, provavelmente voc ir ouvir a frase: "qual o seu VO2Max?" Um alto nvel de consumo mximo de oxignio uma das caractersticas principais de atletas de esportes de alta intensidade como corrida e ciclismo, portanto, deve ser uma caracterstica importante... Mas o que e como ele medido? 7.1. Definio de VO 2 Max VO2Max o volume mximo de oxignio consumido pelo corpo por minuto durante o exerccio realizado no nvel do mar. Como o consumo de oxignio est linearmente relacionado com o gasto de energia, quando medimos o consumo de oxignio, estamos medindo indiretamente a capacidade mxima do indivduo de realizar um trabalho aerbico. 7.2. Por que o dele maior que o meu??? Devemos comear perguntando: "quais so os determinantes do VO2Max?" Toda clula consome oxignio para converter a energia dos alimentos em ATP para o trabalho celular. As clulas musculares em contrao tm alta demanda por ATP, o que faz com que o consumo de oxignio aumente durante o exerccio. A soma total de bilhes de clulas de todo o corpo consumindo oxignio e gerando CO2 pode ser medida pela respirao, usando equipamentos que medem o volume e a presena de oxignio. Portanto, se medimos um consumo maior de oxignio durante o exerccio, sabemos que mais clulas musculares esto contraindo e consumindo oxignio. Para receber e usar o oxignio para gerar ATP para a contrao muscular, as fibras musculares so absolutamente dependentes de dois fatores: 1) um sistema de delivery para levar o oxignio da atmosfera para as clulas musculares 2) mitocndrias para realizar o processo de transferncia de energia aerbia De fato, os atletas de resistncia so caracterizados por possuir u timo m sistema cardiovascular e uma capacidade oxidativa bem desenvolvida nos msculos esquelticos. Precisamos de uma bomba eficiente para enviar o sangue rico em oxignio para os msculos e tambm de msculos ricos em mitocndria para usar o oxignio e sustentar altas taxas de exerccio fsico. Mas, qual seria o fator limitante na VO2Max, o delivery ou a utilizao de oxignio? Esta questo criou muito debate entre os fisiologistas, mas agora j temos uma resposta clara. 7.3. Os msculos dizem, se voc entrega-l, ns o usaremos. Muitos experimentos de diferentes tipos sustentam o conceito de que, em indivduos treinados, o delivery e no a utilizao de oxignio que limita o VO2Max. Realizando exerccios com uma perna e medindo diretamente o consumo muscular de oxignio de uma pequena massa muscular, foi mostrado que a capacidade do msculo utilizar o oxignio excede a capacidade do corao de bombe-lo. Apesar de um homem adulto possuir de 30 a 35 kg de msculo, somente uma parte desse msculo pode ser perfundido com sangue a qualquer momento. O corao no pode enviar um grande volume de sangue para todo o msculo esqueltico e ainda manter uma presso sangnea adequada. Como mais uma evidncia para uma limitao no delivery, um treino de resistncia longo pode resultar em um aumento de 300% da capacidade oxidativa do msculo mas Nutrio e Esporte Uma abordagem Bioqumica -32-

VO2MAX - CONSUMO

MXIMO DE OXIGNIO

aumenta somente de 15 a 25% o VO 2Max. O VO2Max pode tambm ser alterado artificialmente mudando a concentrao de oxignio no ar. Alm dissso, o VO2Max costuma aumentar em pessoas no-treinadas antes que ocorra uma mudana na capacidade aerbica do msculo. Todas essas observaes demonstram que o VO2 Max pode ser dissociado das caractersiticas do msculo esqueltico. O volume de sangue que ejetado do ventrculo esquerdo a cada batimento cardaco chamado de "stroke" e est relacionado linearmente com o VO2max. O treinamento faz com que haja um aumento do stroke volume e portanto, um aumento da capacidade caraca mxima. Isto resulta em uma maior capacidade para o delivery de oxignio. Mais msculos so abastecidos de oxignio simultaneamente e ao mesmo tempo, a presso sangunea mantida. importante tambm considerar e compreender o papel da capacidade oxidativa do msculo. medida que o sangue rico em oxignio passa pela rede de capilares de um msculo esqueltico em ao, o oxignio difunde para fora dos capilares para a mitocndria, seguindo o gradiente de concentrao. Quanto maior a taxa do consumo de oxignio pela mitocndria, maior a extrao do oxignio e maior a diferena entre a concentrao de O2 entre o sangue arterial e venoso. O delivery o fator limitante pois mesmo nos msculos treinados, no se pode usar o oxignio que no fornecido. Mas, se o sangue chega nos mculos que no so treindados, VO2max ser menor apesar de uma maior capacidade de delivery. 7.4. Como o VO2Max medido?

Para determinar a capacidade aerbica mxima, devemos seguir condies de exerccio que demandam a capacidade mxima de delivery de sangue pelo corao. Para isso, devemos considerar as seguintes caractersticas: ?? Utilizar pelo menos 50% da massa muscular total. Atividades que cumprem este requisito: corrida, ciclismo, remo. O mtodo mais comum no laboratrio a corrida em uma esteira, com inclinaes e velocidades diferentes. ?? Ser independente da fora, velocidade, tamanho do corpo e habilidades. ?? Ter durao suficiente para que as respostas cardiovasculares sejam maximizadas. Geralmente, testes para capacidade mxima usando exerccio contnuos so completados em 6 a 12 minutos. ?? Ser feito por pessoas motivadas pois os testes para medir VO2max so muito pesados mas terminam rapidamente. Eis um exemplo do que ocorre durante um teste. Sua freqncia cardaca ser medida e o teste se inicia por uma caminhada em uma esteira a velocidades baixas e sem inclinao. Se voc estiver em forma, o teste pode ser iniciado com uma corrida leve. Ento, a velocidade e/ou a inclinao da esteira aumentada em intervalos regulares (30s a 2 min). Enquanto voc corre, estar respirando por um sistema de 2 vlvulas. O ar entra do ambiente mas ser expirado por sensores que medem o volume e a concentrao de O2 . Usando estas vlvulas, a tomada de O2 pode ser calculada por um computador em cada estgio do exerccio. A cada aumento na velocidade ou inclinao, uma massa muscular maior ser utilizada em maior intensidade. O consumo de oxignio ira aumentar linearmente com o aumento de carga. Porm,


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VO2MAX - CONSUMO

MXIMO DE OXIGNIO

em algum ponto, o aumento da intensidade no ir resultar em um aumento do consumo de oxignio. Esta a indicao de que voc atingiu o VO2 max. O valor do VO2 max pode ser dado em duas formas: absoluta, ou seja, em litros/min e o valor tipicamente entre 3 e 6 para homes e 2,5 e 4,5 para mulheres. O valor absoluto no leva em conta as diferenas de tamanho do corpo. Por isso, outra forma de expressar o VO2max na forma relativa, em ml por min por kg. O consumo mximo de oxignio entre homens no -treinados com aproximadamente 30 anos aproximadamente 10-45 ml/min/kg e diminui com a idade. O indivduo que faz exerccios regularmente pode aumentar para 50-55 ml/min/kg. Um corredor de ponta com 50 anos pode ter um valor de VO2max maior do que 60 ml/min/kg. J um campeo olmpico de 10.000 metros provavelmente apresenta um valor prximo de 80ml/min/kg. Claramente, o treino importante mas a gentica favorvel tambm um fator crtico. Mais uma informao: antes de voc ficar muito impressionado com o corredor na TV, lembre-se ue os humanos no so nada em comparao com muitos animais atletas - o VO2 de um cavalo treinado de 600 litros/min ou 150ml/min/kg! Como vimos no texto, um dos fatores que afeta o VO2max a presso de oxignio. Isso ocorre pois a ligao do oxignio hemoglobina regulada pelo 2,3 bisfosfoglicerato (2,3 BPG). O 2,3 BPG est presente em concentraes relativamente altas nos eritrcitos e faz com que a afinidade da hemoglobina pelo oxignio seja bastante reduzida de acordo com a presso de oxignio. A concentrao de BPG no sangue de um indivduo normal de aproximadamente 5 mM no nvel do mar e de aproximadamente 8 mM em grandes altitudes. O grfico abaixo mostra uma curva de saturao de oxignio para a hemoglobina em funo da presso de oxignio para diferentes concentraes de BPG. a) Explique por que o BPG importante para a adaptao fisiolgica em regies de grandes altitudes. b) A afinidade da hemoglobina fetal por BPG maior ou menor que nos adultos? Por que? c) Os indivduos treinados possuem maior ou menor concentrao de 2,3 BPG. Este fato coerente com a diferena de dficit de oxignio observada no grfico da tomada de oxignio?


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RECUPERAO

APS O EXERCCIO

8. Recuperao aps o exerccio8.1. Definio de EPOC / relao de EPOC com intensidade do exerccio

Aps uma atividade fsica, os processos fisiolgicos do corpo no voltam imediatamente ao estado de repouso. Independente da intensidade do exerccio, a tomada de oxignio durante a recuperao (ps-exerccio) sempre excede o valor do repouso. Este excesso chamado de dbito de oxignio ou recovergy oxygen uptake ou EPOC (Excess Post Exercise Oxygen Consumption - excesso de oxignio ps-exerccio). Ele calculado como: (Oxignio total consumido na recuperao) - (Oxignio total que teria sido consumido no repouso durante o perodo de recuperao se o exerccio no tivesse sido realizado) Ento, se um total de 5.5L de oxignio foi consumido durante a recuperao at atingir o valor de repouso de 0.310L/min e o tempo de recuperao foi de 10 min, o dbito de oxignio seria de 5.5L - (0.310L x 10 min) = 2.4L.


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RECUPERAO

APS O EXERCCIO

Os grficos acima mostram a tomada de oxignio durante e depois do exerccio. Indique para cada um dos grficos a intensidade do exerccio: a) leve b) aerbico moderado a pesado c) mximo (aerbico + anaerbico)

Justifique, tentando explicar o por que de uma componente mais rpida e outra mais lenta nos dois ltimos grficos, relacionando com a intensidade e durao do exerccio. Que elementos indicados no grfico levaram a essas concluses? 2. 3. Qual seria a funo desse excesso de oxignio ps-exerccio? Implicaes do EPOC na recuperao

O EPOC tem implicaes para a recuperao aps o exerccio que pode ser feita de forma ativa ou passiva. A forma passiva consiste em repouso, inatividade completa que reduz o requerimento de energia, liberando o O2 para o processo de recuperao. A forma ativa ou cooling down feita com exerccio aerbio submaximal, dessa forma, o movimento aerbio contnuo evita a fadiga e facilita a recuperao. Que tipo de recuperao seria mais adequado para: a) exerccio feito com uptake de O2 abaixo de 50% de VO2 max b) exerccio cuja intensidade ultrapassa 60 a 75% do VO2 max Justifique, levando em considerao a funo do EPOC e a formao de cido ltico.

Observe o grfico abaixo e responda: 1. Descreva as diferenas observadas no grfico entre um indivduo treinado e no treinado para as diferentes intensidades de exerccio fsico.


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RECUPERAO

APS O EXERCCIO

2. No exerccio leve, como o ATP necessrio gerado? H aumento na concentrao do lactato? Por que? 3. Assumindo que ocorre hipxia nos tecidos, como explicar o acmulo de lactato no exerccio moderado? Explique, utilizando na sua resposta a via glicoltica e a produo de NADH. 4. Por que durante o repouso h produo de lactato? O que significa o nvel basal de lactato? O lactato pode ser formado continuamente em repouso e durante o exerccio moderado. Em condies aerbias, h um balano entre a produo e a remoo de lactato por outros tecidos, mantendo a concentrao estvel. Quando a taxa de remoo no equilibrada pela produo, ocorre o acmulo de lactato. Por que nos indivduos treinadas o acmulo de lactato menor no exerccio moderado? Por que no exerccio intenso o acmulo de lactato no indivduo treinado maior?? 5. A enzima lactato desidrogenase (LDH) favorece a converso de piruvato em lactato nas fibras musculares de contrao rpida. J nas fibras lentas, a LDH favorece as reaes contrrias, transformando preferencialmente lactato em piruvato. Como isso possvel? Nos exerccios em que h maior mobilizao de fibras do tipo II, o que seria esperado em relao concentrao de lactato? Este fato dependeria da oxigenao dos tecidos? Como pode uma mesma enzima favorecer reaes no sentido contrrio? 6. A enzima lactato desidrogenase uma enzima oligomrica formada por diferentes subunidades. Os vertebrados possuem duas subunidades distintas dessa enzima: M, que predomina nos msculos e H, que predomina no tecido cardaco. Para saber quantas subunidades compem a enzima, as diferentes protenas oligomricas (formadas somente por subunidades M ou H) foram purificadas, misturadas, dissociadas de suas subunidades componentes em condies suaves de


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RECUPERAO

APS O EXERCCIO

desnaturao (mudana de pH, adio de uria) e foram ento incubadas juntas para se reassociarem (retirando as condies desnaturantes). Foi feita uma eletroforese onde na primeira canaleta a amostra aplicada foi a isoenzima composta somente de subunidades M, na segunda, a mistura aps desnaturao leve e renaturao e na terceira, a isoforma H, como mostra a figura. O que representam as diferentes bandas na canaleta contendo a mistura? Quantas subunidades compem a enzima? Quantas isoformas da LDH existem? Descreva a composio de subunidades das isoformas.M mistura H

(+)

Origem (-)

8.2.

INFORMAES ADICIONAIS

A Lactato Desidrogenase encontra-se na maioria de todos os tecidos. Quando h dano nas clulas em tecidos contendo LDH, h liberao de LDH na corrente sangnea. Como a LDH amplamente distribuda, a anlise total de LDH no til para o diagnstico de uma doena especfica. Mas, devido a suas diferentes isoformas, a anlise dos nveis de LDH pode auxiliar no diagnstico de certas doenas, mas h controvrsias. As diferentes isoformas so: LDH-1, LDH-2, LDH-3, LDH-4, LDH-5. Em geral, cada isoforma usada por um tecido especfico. LDH-1 encontrada preferencialmente no corao, LDH-2 est associada com sistemas de defesa contra infeco, LDH-3 est encontrada nos pulmes e em outros tecidos, LDH-4 no rim, placenta e pncreas e LDH-5 no fgado e msculo esqueltico. Normalmente, os nveis de LDH-2 so maiores do que o das outras isoenzimas. Certas doenas tm padres de nveis elevados de isoenzimas LDH. Por exemplo, um nvel maior de LDH-1 em relao a LDH-2 pode ser indicao de ataque cardaco, elevaes de LDH-2 e LDH-3 podem indicar danos nos pulmes, elevaes em LDH-4 e LDH-5 podem indicar danos no fgado ou msculo. Um aumento de todas as isoformas da LDH simultaneamente pode ser diagnstico de leses em mltiplos rgos. Um dos testes comumente utilizados o diagnstico de infarto do miocrdio. O nvel total de LDH aumenta em 24-48h aps o ataque do corao, tem um pico em 2 ou 3 dias e retorna ao normal em aproximadamente 5 ou 10 dias. Este


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RECUPERAO

APS O EXERCCIO

padro pode ser til para um diagnstico tardio. J o diagnstico utilizando a isoforma LDH-1 mais sensvel e especfica do que o LDH total. Normalmente, o nvel de LDH-2 maior do que o de LDH-1. Um nvel de LDH-1 maior do que LDH2 pode ser um indicativo de ataque cardaco. Essa inverso aparece em 12-24h aps o ataque. Porm, o uso dos nveis de LDH como diagnstico de infarto do miocrdio tm sido considerado obsoleto pois aps mais de 10 anos tentando fazer com que os testes utilizando as isoformas de LDH tivessem mais sensibilidade e especificiade, continua apresentando muitas falhas quando utilizado na prtica.


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LIMIAR DE L ACTATO

9. Limiar de LactatoPara determinar o limiar de lactato, podemos utilizar dois procedimentos distintos: 1. O indivduo em teste faz corridas de 800m e tem o lactato dosado. A primeira corrida feita em alta velocidade, a mxima conseguida pelo indivduo. Aps uma pequena pausa, faz-se um ciclo de corridas em velocidades baixas e crescentes intercaladas com curtos descansos. Para isso, necessrio ter um controle de velocidade do atleta e um lactmetro. Para dois indivduos, obtivemos os seguintes dados:

Limiar de lactato14 concentrao de lactato (mmol/L) 12 10 8 6 4 2 0 21 18 7 8 9 10 velocidade (Km/h)Limiar de lactato

1 2

O limiar de lactato a velocidade em que o indivduo atinge a concentrao mnima de lactato, ou seja, quando a taxa de produo comea a exceder a taxa de remoo. 2. Pode ser feito um teste em laboratrio, utilizando estgios sucessivos de exerccio em bicicleta ergomtrica, esteira, etc. Inicialmente, a intensidade do exerccio de 50 a 60% do VO2max. Cada estgio do exerccio tem durao de 5 minutos. Perto do final de cada estgio, a taxa cardaca e o consumo de oxignio so registrados e uma amostra de sangue coletada para a dosagem de lactato. Aps essas medidas, a carga do exerccio aumentada e as medidas so repetidas. Aps o sexto estgio, obtm-se uma distribuio de intensidades como mostra o grfico abaixo. O limiar de lactato quando a taxa de produo de lactato excede a taxa de remoo, correspondendo ao consumo de oxignio de 45ml/min/kg. Geralmente determina-se o limiar de lactato em % do VO2max. Qual seria o limiar de lactato do indivduo abaixo, dado que o VO2max de 61 mo/min/kg?


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LIMIAR DE L ACTATO

Concentrao de lactato (mmol/L)

Consumo de oxignio (ml/min/kg)

a) Qual a finalidade de se medir o limiar de lactato? b) Observando os grficos do item 1, responda: qual indivduo o treinado? Por que? Quais os fatores que devem influenciar o acmulo de lactato no organismo? c) Qual seria uma forma de monitorar o limiar de lactato durante o exerccio sem que seja efetuada a sua dosagem?


Freqncia Cardaca

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ADAPTAES NA UTILIZAO

DE DIFERENTES SUBSTRATOS DURANTE O TREINAMENTO

10. Adaptaes na utilizao de diferentes substratos durante o treinamentoSistemas de transferncia de energia durante o exerccio. Exerccio durao imediata e de curta durao. de

1. A atividade fsica demanda a maior quantidade de energia, comparada com todas as outras funes metablicas complexas que ocorrem no corpo. Durante uma corrida de velocidade ou uma competio de nado, por exemplos, o gasto de energia dos msculos ativos pode ser 100 vezes maior que o gasto em repouso. Durante um exerccio menos intenso mais intenso, como uma maratona, o requerimento de energia aumenta para 20 ou 30 vezes em ralao com o requerido na ausncia de atividade. Dependendo da intensidade e durao do exerccio, os trs grandes sistemas de transferncia de energia existentes no corpo so requisitados em forma diferenciada e a sua contribuio relativa para o exerccio distinta. -Considere o grfico abaixo e preencha os espaos em branco com os nomes dos sistemas de transferncia de energia correspondentes com cada curva. Aps isso estabelea: Que sistemas operam em forma anaerbia e quais em forma aerbia? Que sistemas liberam energia mais rapidamente? Existem atividades que sejam feitas em foram anaerbia ou aerbia exclusivamente?

contribuio dos sitemas de energia (%)

120 100 80 60 40 20 010 s 30 s 2 min durao do exerccio 5 min

2. Segundo a grfica em baixo, o lactato sangneo no se acumula a todas as intensidades de exerccio. Porque o lactato aumenta a medida que aumenta a intensidade do exerccio? Observe as diferenas entre treinados e no treinados e discuta quais seriam as vantagens dessa diferena no caso de um atleta e possveis explicaes para essa diferena. Que significam os pontos que esto sendo indicados pelas setas? Com que tipo de atleta (ou seja, praticando que tipo de esporte) se corresponde a curva dos treinados?


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ADAPTAES NA UTILIZAO

DE DIFERENTES SUBSTRATOS DURANTE O TREINAMENTO

Concentrao de lactato sangneo

exerccio extenuante exerccio moderado exerccio fraco

0

25

50

75

100

VO2 max. (%) No treinados Treinados

3) Treino de intervalo: intercalar exerccios de alta intensidade com descanso permite realizar exerccios de alta intensidade que no seriam possveis se foram feitos continuamente. Baseado no metabolismo energtico, justifique se h ou no base para esse treino.


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TREINAMENTO

DE LONGA DURAO E ALTA INTENSIDADE

11.

Treinamento de longa durao e alta intensidade

Treinamento de longa durao e alta intensidade 1. Os atletas que fazem esportes de alta intensidade, freqentemente experimentam uma sensao de fadiga crnica, na qual dias sucessivos de treinamento extenuante chegam a ser mais difceis de suportar, progressivamente. Essa fadiga, pode-se relacionar com uma gradual diminuio das reservas de CHO corporais. Na Figura 1 mostra-se a mudana na concentrao de glicognio intramuscular em seis atletas ingerindo uma dieta com as doses recomendadas de CHO, lipdeos e protenas, antes e depois de corridas de 16,1 km realizadas em trs dias sucessivos.

Figura 1. Mudanas na concentrao de glicognio intramuscular em seis atletas homens antes e depois de corridas de 16,1 km realizadas em trs dias sucessivos. O glicognio muscula r tambm foi medido 5 dias aps a ltima corrida.

Observe as variaes na concentrao e na velocidade de degradao e discuta como est sendo utilizado o glicognio ao longo dos trs dias de competio. Esto sendo utilizadas outras fontes de energia ao longo dos trs dias? Como varia a utilizao dessas outras fontes em relao com a variao nos nveis de glicognio? Que pode dizer respeito da recuperao nos nveis de glicognio (5 dia ps)? 2. Em uma experincia para avaliar o efeito da dieta sobre as reservas de glicognio intramuscular e sobre a durao do exerccio, trs grupos de pessoas foram alimentados de forma diferente durante trs dias, e aps essa dieta diferenciada, foram submetidos a uma sesso de ciclismo at o limite das suas foras (tempo de fadiga o de extenuao) (Figura 1). A quantidade de calorias ingeridas foi a recomendada normalmente nos trs casos, mas em uma condio a maior parte das calorias foi dada como lipdeos, na segunda as porcentagens dirias recomendadas de CHO, lipdeos, e protenas foram mantidas, e na terceira, a dieta foi rica em CHO.Figura 1. Efeitos da dieta no contedo de glicognio no quadriceps femoris e na durao do exerccio feito sobre uma bicicleta


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TREINAMENTO

DE LONGA DURAO E ALTA INTENSIDADE

Discuta: -O que pode dizer ao respeito da relao entre a dieta, as reservas de glicognio no msculo e a resistncia ao exerccio? -Para que tipo de competies voc recomendaria uma dieta rica em CHO?


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EXERCCIOS DE

INTENSIDADE BAIXA E MODERADA

12.

Exerccios de intensidade baixa e moderada

1. Em condies de treinamento moderado, que tipo de substrato voc espera que seja degradado preferencialmente e porque? Como espera que essa degradao evolua ao longo do tempo do exerccio?

2. Observe os grficos inseridos em baixo e discuta as seguintes afirmaes:a. O consumo de lipdeos aumenta na medida que o tempo do exerccio aumenta. b. A contribuio relativa de cada substrato (o fonte de carbono) ao exerccio que est sendo feito depende da intensidade do exerccio, da durao do exerccio, e da aptido fsica. c. Como resultado do treinamento as reservas de glicognio so preservadas.

18 entrada de oxignio (mM/min) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 tempo do exercicio (min) Fontes no sangneas FFA glicose

Figura 1. Consumo de oxignio e nutrientes durante o exerccio prolongado em condies moderadas. As Fontes no sangneas so glicognio, triglicerdeos e protenas do msculo.


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EXERCCIOS DE

INTENSIDADE BAIXA E MODERADA

350 Gasto de energia (kcal/kg/min) 300 250glicognio do msculo

200 150 100 50 0 25 65 porcentagem do VO2max 85

triglicerdeos dos msculos FFA do plasma glicose do plasma

Figura 2. Utilizao do substrato em diferentes intensidades de exerccioObservao: 25% do VO2 max equivale a exerccio suave 65% do VO2 max equivale a exerccio moderado 85% do VO2 max equivale a exerccio intenso

250 200 150 100 50 0sedentrio treinadocidos graxos livres no plasma triglicerdeos glicognio glicose sangnea

Figura 3. Contribuio estimada de vrios substratos ao metabolismo energtico em msculos dos membros treinados e no treinados, considerando exerccios de intensidade moderada. 3. A glicose transportada para dentro das clulas mediante difuso facilitada. Uma famlia de transportadores denominados GLUT1-7 responsvel pelo transporte. Nos msculos esquelticos dos humanos adultos h trs isoformas presentes. Dessas, GLUT 1 responsvel pelo transporte basal e GLUT 4 o maior transportador de glicose. Na presena de insulina ou por efeito da contrao muscular, GLUT 4 translocado de depsitos intracelulares para a membrana plasmtica. Discuta quais seriam as diferenas entre o uso da glicose proveniente da degradao dos depsitos de glicognio muscular, heptico ou da ingesto de sacarose, pelo s msculos em atividade.


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PROTENAS

13.

Protenas

Protenas na dieta Alguns aminocidos devem ser fornecidos atravs da dieta porque sua sntese no organismo inadequada para satisfazer as necessidades metablicas. Eles so chamados aminocidos essenciais. Esses aminocidos so: treonina, triptofano, histidina, lisina, leucina, isoleucina, metionina, valina e fenilalanina. A ausncia ou ingesto inadequada de qualquer desses aminocidos resulta em balano nitrogenado negativo, perda de peso, crescimento menor e crianas e m pr-escolares e sintomas clnicos. As necessidades de aminocidos essenciais esto na tabela 1.Tabela 1: Estimativas das exigncias nutricionais (mg/kg/dia) de aminocidos por grupo de idade Aminocido Lactentes, idade Crianas, idade Crianas, idade Adultos 3-4 meses ~2 anos 10-12 anos Histidina 28 ? ? 8-12 Isoleucina 70 31 28 10 Leucina 161 73 44 14 Lisina 103 64 44 12 Metionina + 58 27 22 13 Cistena Fenilalanina + 125 69 22 14 tirosina Treonina 87 37 28 7 Triptofano 17 12,5 3,3 3,5 Valina 93 38 25 10

Os demais aminocidos so chamados no essenciais e so igualmente importantes na estrutura protica. Se ocorrer deficincia na ingesto desses aminocidos, eles podem ser sintetizados em nvel celular a partir de aminocidos essenciais ou de precursores contendo carbono e nitrognio. Aminocidos conhecidos como condicionalmente essenciais so aqueles que se tornam indispensveis sob certas condies clnicas. Acredita-se que a cistena, e possivelmente a tirosina, podem ser condicionalmente essenciais em crianas prematuras. A arginina pode se tornar indispensvel em indivduos mal nutridos, spticos ou em recuperao de leso ou cirurgia. Fontes de protena As protenas esto amplamente distribudas na natureza, mas poucos alimentos contm protenas com todos os aminocidos essenciais, como as protenas do ovo e do leite utilizadas como referncia. Alimentos de origem animal, como carnes, aves, peixes, leite, queijo e ovo, possuem protenas de boa qualidade, suficiente para serem considerados as melhores fontes de aminocidos essenciais. Os dados sobre consumo de alimentos de 1985 e 1987 do departamento de Agricultura do Estados Unidos (USDA) revelaram que os alimentos de origem animal fornecem 65% da protena consumida. No Brasil esse valor de aproximadamente 40% dependendo do poder econmico da populao. As leguminosas (10 a 30% de protenas) so os alimentos mais ricos em protenas, mas so deficientes em metionina. Os cereais (6 a 15% de protenas) apresentam um contedo protico menor do que as leguminosas e so deficientes em lisina, mas contribuem mais para a ingesto protica da populao, pois so


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PROTENAS consumidos em grandes quantidades. Frutas e hortalias fornecem pouca protena (1 a 2% do seu peso).Tabela 2: Composio de aminocidos em alguns alimentos.Aminocidos essenciais Queijo, ovo, leite e carne X X X X X Milho Cereal Legumes Gro integral (com germe) X Nozes, leos de sementes, soja _ Sementes de gergelim e girassol X Amendoim Vegetais, folhas verdes _ _ Gelatina Levedura

Metionina Isoleucina Leucina Lisina Fenilalanina Treonina Triptofano Valina

X

_

_

X

_ _ _

_ _

X X _

X _

X X

_

_ _

_ _ X _

X

X = Altas quantidades de aminocidos presentes no alimento _ = Baixas quantidades de aminocidos presentes no alimento

Recomendaes nutricionais para protenas O aumento da ingesto de protenas mais que trs vezes o nvel recomendado no aumenta o desempenho durante o treinamento intensivo. Para atletas, a massa muscular no aumenta simplesmente atravs de uma alimentao rica em protena. Por exemplo, o aumento do consumo extra de protena de 100g (400 calorias) para 500g dirias no aumenta a massa muscular. Calorias adicionais na forma de protenas so depois da desaminao (remoo do nitrognio) usadas diretamente como componentes de outras molculas incluindo lipdeos que so estocados em depsitos subcutneos. Assim, se numa dieta com excesso de protenas o msculo no tiver condies de utilizar os aminocidos para sntese de tecido muscular, as cadeias carbnicas sero usadas na gliconeognese e o nitrognio excedente excretado pela urina. O aumento da excreo de nitrognio leva a uma maior necessidade de gua, uma vez que ele incorporado uria e esta urina. Isto, a longo prazo pode sobrecarregar os rins e causar desidratao. A tabela 3 mostra as recomendaes nutricionais de protenas para adolescente e adultos homens e mulheres. Em mdia, o consumo dirio de protena recomendado por kg d massa corprea 0,83g (para determinar o requerimento e de homens e mulheres com idade de 18 a 65 multiplicou-se a massa corprea em kg por 0,83. Por exemplo, para um homem com 90 kg, a necessidade diria de protena 90 x 83 ou 75 g). Geralmente, a necessidade e a quantidade de aminocidos essenciais diminuem com a idade. A recomendao protica diria para lactentes e crianas em crescimento de 2 a 4g por kg de massa corprea, enquanto para mulheres grvidas 20 g e para mes em fase de amamentao 10g. Stress e doenas aumentam a necessidade protica. tema de debate a grande necessidade de protenas para atletas adolescentes que esto em crescimento moderado, atletas envolvidos em programas de desenvolvimento de fora e resistncia. Em geral, o aumento no consumo de protenas desses atletas serve mais para compensar o aumento no gasto de energia. Homens e mulheres fisiculturistas e halterofilistas e outros atletas de fora costumam ingerir entre 0,5 a 4 vezes o RDA para protena por dia. Esse excesso consumido na forma de lquido, p ou plulas de protenas purificadas. Essas preparaes que contm protenas so predigeridas quimicamente em aminocidos em laboratrios.


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PROTENASTabela 3: Recomendao nutricional (RDA) de protenas para adolescentes e adultos homens e mulheres. Quantidade Adolescente homem Adulto homem Adolescente mulher Adulto mulher recomendada Gramas de protena 0,9 0,8 0,9 0,8 por kg de peso corpreo Gramas de protena 59 56 50 44 por dia (baseada na mdia de peso *) *A mdia de peso baseada numa referncia para homens e mulheres. Para adolescentes (idade 14-18) a mdia de peso aproximadamente 65,8 kg para homens e 55,7kg para mulheres. Para homem adulto essa mdia 70 kg e mulher 56,8 kg.

Protena exerccio 1 Reviso metabolismo de aminocidos Explique como originado o pool de aminocidos e o que ocorre com os aminocidos excedentes. No organismo no existe uma grande reserva de aminocido livres e qualquer quantidade acima da necessria para a sntese de pro tenas de tecidos e os vrios compostos no proticos, contendo nitrognio, metabolizada. Nas protenas celulares existe um pool metablico de aminocido (figura 1) num estado de equilbrio dinmica que pode ser solicitado em qualquer situao para satisfazer uma necessidade. O contnuo estado de sntese e degradao de protenas, fenmeno denominado turnover, necessrio para manter o pool metablico e a capacidade de satisfazer a demanda de aminocidos nas vrias clulas e tecidos do organismo quando esses so estimulados a produzir novas protenas. Os tecidos mais ativos responsveis pelo turnover protico so plasma, mucosa intestinal, pncreas, fgado e rins, enquanto tecido muscular, pele e crebro so os menos ativos.

Figura 1: pool de aminocidos originado pela degradao das protenas endgenas e pelas da dieta. Antes da oxidao do esqueleto de carbono da molcula de aminocido o grupo amino deve ser removido. Essa remoo catalizada por enzimas chamadas aminotransferases ou transaminases. Na maioria dos aminocidos o grupo ? -amino transferido para o tomo de carbono ? do ? -cetoglutarato produzindo o ? -


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PROTENAS cetocido e glutamato. Esse processo ocorre principalmente no fgado. Esse grupo amino convertido e, NH4 + e aspartato que so precursores do ciclo da uria.

Figura 2: Ciclo da uria Os esqueletos de carbono so convertidos a algumas das formas intermedirias (figura 3), formadas durante o catabolismo de glicose e cidos graxos. Assim, podem ser transportados para os tecidos perifricos, onde entram no ciclo de Krebs para produzir adenosina trifosfato (ATP). Esses fragmentos podem ser usados tambm nas sntese de glicose ou gorduras.

Figura 3: Destino da cadeia carbnica dos aminocidos A maioria dos aminocidos, particularmente alanina, so potencialmente glicognicos. O piruvato, a partir da oxidao da glicose no msculo, aminado para formar alanina que transportada para o fgado, onde sofre desaminao e o esqueleto de carbono convertido glicose. Esse ciclo da alanina (figura 4) importante como fonte de glicose durante o perodo de baixo suprimento exgeno.


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PROTENAS

Figura 4: Ciclo alanina-glicose. A alanina transporta a amnia e o esqueleto carbnico do piruvato do msculo at o fgado. A amnia excretada e o piruvato utilizado na produo de glicose (gliconeognese) Existe um balano de nitrognio, quando o consumo de nitrognio (protena) igual excreo de nitrognio. O organismo apresenta um balano de nitrognio positivo se o consumo de nitrognio for maior do que a sua excreo. Assim, a protena retida como um novo tecido que comea a ser sintetizado. Isso freqentemente observado em crianas, durante a gravidez, em recuperao de doena e durante exerccios de resistncia quando a sntese de protenas ocorre nas clulas do msculo. O balano de nitrognio negativo pode ocorrer quando o organismo cataboliza protenas devido a falta de outros nutrientes que forneam energia. Por exemplo, um indivduo que consome quantidades adequadas ou excesso de protena, mas pequena quantidade de carboidratos ou lipdeos. Conseqentemente a protena usada como a principal fonte de energia, o resultado um balano negativo de protena (nitrognio). Em perodos de jejum tambm observado um balano negativo de nitrognio. Questes Qual o principal produto de excreo do metabolismo nitrogenado no homem? Quais so os outros compostos nitrogenados excretados pelo homem? Qual a origem dos dois tomos de nitrognio presentes na molcula de uria? Discuta o balano energtico no ciclo da uria (balano de ATP)? Quais so os destinos das cadeias carbnicas dos aminocidos? Discuta a importncia do ciclo da alanina-glicose. Onde ocorre a sntese da uria?


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PROTENAS Exerccio 2 Para o estudo da dinmica de protenas no exerccio utilizado o mtodo clssico de determinao da quebra de protenas atravs da excreo da uria. No experimento da figura 1 a excreo do nitrognio foi medida a partir do suor. Discuta, a partir do grfico, as conseqncias de uma dieta com restries de carboidratos. O balano de nitrognio a medida mais utilizada para avaliar o metabolismo protico de um indivduo. Sabendo que o balano de nitrognio a diferena entre a quantidade de nitrognio ingerido e a quantidade de nitrognio excretado explique como est o balano de nitrognio nas situaes abaixo.

Figura 1: Excreo de uria no suor em situaes de repouso, durante o exerccio depois de grande ingesto de carboidratos (alto CHO) e diminuio de carboidrato (baixo CHO). Exerccio 3 Algumas protenas do organismo no podem ser utilizadas para a obteno de energia. As protenas do msculo so mais lbeis e com o aumento da demanda com os exerccios ela pode ser utilizada na obteno de energia. A figura abaixo mostra a liberao do aminocido alanina (e possivelmente glutamina) a partir de msculos da perna em diferentes situaes. Por que ocorre um aumento dos nveis de alanina nas situaes apresentadas? Qual o destino dessa alanina


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PROTENAS

Figura 6: Influncia de 40 minutos de exerccios de varias intensidades e liberao de alanina a partir dos msculos da perna.


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C ARBOIDRATOS

14.

Carboidratos

De onde vem os carboidratos? Os carboidratos so sintetizados pelos vegetais verdes atravs da fotossntese, processo que utiliza a energia solar para reduzir o dixido de carbono. Assim, os carboidratos atuam como reservatrio qumico principal da energia solar. Recomendaes Nurticionais No h uma recomendao de ingesto para carboidratos. A tpica dieta americana inclui de 40 a 50% da calorias totais como carboidratos. Para uma pessoa sedentria de 70kg recomendado um consumo dirio de cerca de 300g de carboidratos. Para uma pessoa ativa envolvida em treinamento o consumo sobe para 60% de calorias dirias (400 a 600g). Esse carboidrato deve ser predominantemente proveniente de frutas e vegetais. Na dieta americana cerca de 50% do carboidrato consumido como acar simples, predominando a sacarose. Um consumo adequado de carboidratos fundamental para pessoas ativas. Quando o suprimento de oxignio para os msculos ativos inadequada, o glicognio dos msculos e a glicose do sangue so as primeiras fontes de energia. Ao estocar glicognio os carboidratos asseguram energia para exerccios aerbicos de alta intensidade. Assim, para pessoas ativas importante uma dieta com 50 a 60% de calorias na forma de carboidratos predominantemente na forma de amido e fibras. Durante treinamento vigoroso e antes de competio o consumo de carboidratos pode aumentar para assegurar r eservas adequadas de glicognio. A recomendao para atletas com treinamento prolongados de 10g por kg de massa corprea. Portanto, o consumo dirio para um atleta de 46kg que gasta cerca de 2.800kcal por dia de aproximadamente 450g ou 1800kcal. Um atleta com 68kg deve ingerir cerca de 675g de carboidratos (2.700kcal) como parte de um requerimento de 4.200kcal. Em ambos os casos os carboidratos representam cerca de 65% da energia total consumida. Fontes de carboidratos A maior parte dos carboidratos da dieta so provenientes de alimentos de origem vegetal. A nica exceo a lactose, dissacardeo que ocorre no leite e seus derivados. A frutose est presente em grandes quantidades em frutas e no mel. Os trs acares duplos (dissacardeos) que so comuns na alimentao: sacarose, lactose e maltose. A sacarose o acar comum de mesa e o mais disseminado na natureza sendo encontrado em todos os vegetais que efetuam a fotossntese e obtida industrialmente da cana-de-acar da beterraba. Quando o amido hidrolisado pela enzima diastase, um produto a maltose. A maior fonte de maltose a de gros em germinao. O amido em gros se rompe durante a germinao formando a maltose. Isso ocorre antes dos gros serem usados na fabricao da cerveja. No processo de produo da cerveja ocorre a mudana de maltose em malte, que mais fcil de ser metabolizado do que o amido original no gro. So poucas as fontes de maltose em nossa dieta. Assim, a maltose possui papel significativo como produto intermedirio da digesto do amido. O amido ocorre como grnulos microscpicos nas razes, nos tubrculos e nas sementes dos vegetais. As maiores fontes de amido incluem milho, batata, trigo e arroz.


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C ARBOIDRATOS Fibra diettica Fibra diettica em alimentos corresponde soma dos resduos de paredes celulares e de tecidos de sustentao dos vegetais consumidos nas dietas, correspondendo a um conjunto de compostos que resistem hidrlise pelas enzimas endgenas do tubo digestivo. O baixo consumo de fibra diettica est ligada a prevalncias de desordens intestinas nos Estados Unidos comparado com pases com alto consumo de complexos de carboidratos no refinados. Por exemplo, na frica e na ndia as dietas apresentam de 40 a 150 g de fibras enquanto a tpica dieta americana apresenta um consumo dirio de somente 12g. Os principais grupos de componentes integrantes das paredes celulares de vegetais so: celulose, hemicelulose, polissacardeos pcticos, proteoglicanas, glicoprotenas e compostos polifenlicos inclusive a lignina. A proporo desses polmeros varia e o seu grau de maturidade A celulose resistente degradao e insolvel em gua. Assim, os integrantes da frao fibra classificam-se em solveis e insolveis em gua. As fibras solveis como a pectina e a goma de guar presentes em farinha, feijo, ervilhas, cenouras e frutas podem diminuir o colesterol do sangue. Essas fibras podem inibir a sntese e a absoro do colesterol no intestino e ao mesmo tempo se ligam ao colesterol existente facilitando a excreo nas fezes. As fibras insolveis como hemicelulose, lignina e celulose encontradas em arroz, cereais e farelo de trigo no tm efeito na diminuio do colesterol. Embora, a frao insolvel seja em geral a mais abundante, ela no a mais importante. A frao insolvel da fibra est relacionada co o aumento do bolo fecal que garante o peristaltismo intestinal e evita a constipao, evitando o aparecimento de hemorridas e diverticulites (inflamao da parede do intestino, resultado de irritao conseqente a diverticulose) que provocam enfraquecimento da parede intestinal causada pela presso de fezes duras. A relao entre cncer de clon e fibra diettica tem sido estudada, mas os resultados so conflitantes. Enquanto alguns pesquisadores afirmam no ter encontrado qualquer relao, outros descrevem diminuio ou aumento do aparecimento do cncer. Esse assunto muito discutido em vista da variabilidade das condies experimentais. Parece que a fibra reduz a absoro de minerais reduzindo a sua biodisponibilidade. Em 1992, Sandstead aconselhou no consumir altas doses de fibra, enquanto no tivermos pleno conhecimento sobre o equilbrio mineral, particularmente em relao ao clcio e o zinco. recomendado a ingesto diria de 20 a 35 g de fibra.


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LIPDIOS

15.

Lipdios

Os lipdios so fundamentais na alimentao para: transportar as vitaminas lipossolveis, fornecer a maior quantidade de calorias por grama, fornecer os cidos graxos essenciais etc. Os cidos graxos essenciais so poliinsaturados e no podem ser sintetizados pelo organismo humano, sendo obtidos a partir da alimentao. Os cidos graxos essenciais so o cido linolico e o cido linolnico, mas h duvidas se o linolnico essencial. O cido linolnico participa da formao do cido araquidnico que precursor dos eicosanides. Os cidos graxos essenciais fazem parte da estrutura dos fosfolipdios que so componentes importantes das membranas e da matriz estrutural de todas as clulas. O cido linolico comum na maioria dos leos vegetais.

Na dieta tpica americana os vegetais contribuem com 34% do consumo dirio de lipdios enquanto 66% de origem animal. Em mdia as pessoas nos Estados Unidos consomem 15% das calorias totais como cidos graxos saturados. A relao entre cidos graxos saturados e o risco de doenas coronrias faz com que mdicos e nutricionistas sugiram a substituio na dieta de ao menos uma parcela dos cidos graxos saturados por insaturados. No presente prudente que no mais que 10% da energia total seja consumida na forma de cidos graxos saturados. . Para uma boa sade se tornou comum o uso de lipdios provenientes de fontes vegetais na alimentao como o leo de milho. Porm, o consumo total de lipdios (ambos cidos graxos saturados e insaturados) podem constituir riscos para doenas cardiovasculares e diabetes. Portanto, o consumo total de lipdios deve ser reduzido. Existe associao de dietas ricas em gorduras com cnceres de ovrio, mama e clon, bem como a possibilidade de promover o crescimento de outros cnceres. A reduo de lipdios na dieta tambm pode reduzir problemas de controle de peso. 15.1. cidos graxos mega-3 Os cidos graxos mega-3, de interesse nutricional, incluem o cido linolnico e seus derivados, cido eicosapentaenico e cido docosahexaenico. leos de peixe, principalmente peixes de guas geladas como atum, arenque, sardinha e cavala so ricos em cidos graxos mega-3. O consumo regular de peixe e leos de peixe tem efeitos benficos, especialmente em relao a doenas cardiovasculares. Um mecanismo proposto para preveno de ataque cardaco que o leo de peixe ajuda na prevenir a formao de cogulos sanguneos nas artrias. 15.2. Colesterol

As lipoprotenas de alta densidade (HDL) so produzidas no fgado e no intestino. Essas lipoprotenas tm grande porcentagem de protenas e um baixo teor de colesterol. As lipoprotenas de baixa densidade (LDL) contm maior colesterol.

O colesterol, juntamente com outros lipdios, absorvido a partir do intestino e transportado para o fgado. No fgado o colesterol e os triacilgliceris excedentes so usados na sntese das VLDL que so exportadas. Quando os triacilgliceris presentes nas VLDL so hidrolisados pela lpase protica ocorre a formao das LDL. As LDL transportam (mau colesterol) a maior parte do colesterol srico e tm grande afinidade pelas clulas da parede arterial. As HDL (bom colesterol)


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LIPDIOS removem o colesterol dos tecidos e o transportam para o fgado onde incorporado a bile e excretado. Enquanto os cidos graxos saturados tendem a elevar tanto o LDL-colesterol como o HDL-colesterol os insaturados reduzem o LDL-colesterol e os poliinsaturados reduzem tambm o HDL-colesterol. 15.3. Manteiga X Margarina: O risco dos cidos graxos Trans? A manteiga composta por cerca de 62% de cidos graxos saturados e a margarina com aproximadamente 20%. Durante a produo da margarina atravs da hidrogenao ocorre a formao de cidos graxos na forma natural cis e na no natural trans. Na margarina a porcentagem de cidos graxos trans insaturados maior que na manteiga, mas como a margarina de origem de leo vegetal no contm colesterol como a manteiga. Suspeita-se de uma possvel relao entre cidos graxos trans e arteosclerose. 15.4. Recomendaes nutricionais A dieta de lipdios representa cerca de 38% das calorias totais ingeridas nos Estados Unidos, ou cerca de 50kg de lipdios consumidos por pessoa a cada ano. Embora as recomendaes para a ingesto diria de lipdios no esto estabelecidas, o consumo de lipdios no deve exceder 30% da energia total da dieta. Foi proposto que a maior parte dos lipdios seja consumido na forma de cidos graxos insaturados, igualmente distribudo entre poliinsaturados e monoinsaturados. A principal fonte de colesterol so os alimentos de origem animal ricos em cidos graxos saturados. 15.5. Lipdios no exerccio O requerimento de energia para atividade de baixa a moderada largamente proveniente de cidos graxos provenientes dos estoques de triacilgliceris e liberados do msculo como cidos graxos livres (FFA). Durante breves perodos de exerccio moderado a energia derivada aproximadamente em igual quantidade de lipdios e carboidratos. Depois de uma hora aumenta a utilizao de lipdios e os carboidratos se tornam depletados.


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LIPDIOS

Questes carboidratos, lipdios e protenas 12345678910111213O que o bom e o mau colesterol? Diante de duas dietas com mesma quantidade de acar simples (sacarose) e amido qual a mais recomendada? Quais so as recomendaes nutricionais (RDA) de carboidratos, protenas e carboidratos, protenas e lipdios? Quais so as principais fontes de carboidratos, protenas e lipdios na alimentao? Compare as protenas de origem animal com as de origem vegetal? A mistura de cereais e leguminosas substitui as protenas de origem animal numa dieta? Explique a importncia de uma dieta de boa qualidade do ponto de vista protico para o pool de aminocidos? Quais as conseqncias de uma dieta deficiente em protenas? recomendado uma alta ingesto protica em atletas? Alm do glicognio qual a outra maneira do homem armazenar energia? Qual fornece mais energia? Quem mais facilmente disponvel? Explique o papel dos carboidratos em exerccios prolongados? Quais as conseqncias de uma dieta deficiente em carboidratos? Na tabela abaixo temos a porcentagem de cidos graxos saturados e insaturados em gorduras de origem animal, margarinas e leos vegetais. Com base na tabela explique que tipo de lipdio mais recomendado para uma dieta adequada?


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LIPDIOS

Saturados Gorduras Manteiga Toicinho Margarinas los Amendoim Algodo Soja Milho Girassol Oliva Coco 20 27 15 13 11 14 92 66 43 26

Monoinsaturados 31 44 49 50 22 25 25 21 77 6

Poliinsaturados 3 13 25 30 51 60 62 68 9 2

14- Qual o cido graxo essencial para o organismo humano? 15- Qual a influncia dos cidos graxos no mau colesterol (LDL-colesterol) e no bom colesterol (HDL-colesterol)? Quais as vantagens e as desvantagens no consumo de margarinas? 16- Quais so os cidos graxos omega-3? Quais so as suas principais fontes e funes? 17- A figura abaixo mostra a porcentagem de calorias totais consumidas como carboidratos, protenas e lipdios, incluindo kcal total por kg de massa corprea, em diferentes tipos de atividade fsica. Explique a diferena de calorias consumidas na forma de protenas, lipdios e carboidratos em diferentes tipos de exerccios.

Porcentagem de calorias totais consumidas na forma de carboidratos, protenas e lipdios, incluindo kcal total por kg de massa corprea, para 8 grupos de atletas mulheres e homens e 4 grupos de atletas homens.


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ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE

E ATIVIDADE

FSICA

16.

Estresse Oxidativo, Defesa Antioxidante e Atividade Fsica

Paradoxo do Oxignio "One of the paradoxes of life on this planet is that the molecule that sustains aerobic life, oxygen, is not only fundamentally essential for energy metabolism and respiration, but it has been implicated in many diseases and degenerative disorders."

O estudo do papel do estresse oxidativo vem atraindo grande interesse por sua associao com envelhecimento e uma srie de outras condies patolgicas. A relao entre atividade fsica, radicais livres, antioxidantes, ainda no est bem estabelecida. Os estudos indicam que em atividades fsicas de intensidade mdia o organismo tem condies de neutralizar os radicais livres produzidos durante o exerccio. Porm outros estudos mostram q ue, durante os exerccios intensos e extenuantes, o sistema antioxidante do organismo no capaz de neutralizar os efeitos danosos dos radicais livres ao organismo. Nesta seo introduziremos conceitos bsicos sobre radicais livres, danos oxidativos, defesas antioxidantes e discutiremos tpicos relacionados adaptao (induo de enzimas de defesa antioxidante) leses e suplementos antioxidantes. 16.1. O que so: Radicais Livres, Espcies Reativas de Oxignio e Nitrognio Antes de comearmos a discusso sobre o estresse oxidativo no exerccio fsico fundamental que entendamos o significado dos termos radicais livres, espcies reativas de oxignio e nitrognio. De maneira geral, tem-se que o oxignio molecular (O2) necessrio para a sobrevivncia de todos organismos aerbicos. Assim, a obteno de energia por estes organismos feita na mitocndria atravs da fosforilao oxidativa, onde o O2 Nutrio e Esporte Uma abordagem Bioqumica -61-

ESTRESSE OXIDATIVO , DEFESA ANTIOXIDANTE

E

ATIVIDADE FSICA

reduzido por quatro eltrons a H2 O. Quando o oxignio parcialmente reduzido, tanto na fosforilao oxidativa quanto em outras reaes, h a formao de radicais livres, que constituem molculas com coexistncia independente (o que explica o uso do termo livre) e que contm um ou mais eltrons no pareados na camada de valncia. Esta configurao faz dos radicais livres espcies altamente instveis, de meia vida relativamente curta e quimicamente muito reativas.

O2

e-

O2??

e2H+

H2O2

eH+

?

OH

eH+

H2O

Esquema 1. Passos intermedirios da reduo

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nutrição e bioquimica - 2003