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Aula 3Metabolismo de produção Metabolismo de produção
de energia: de energia: Exercícios e demandas energéticas
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O que é energia?
“Energia é a habilidade de realizar trabalho físico e biológico que requerem contrações musculares, cardíacas e esquelética”
“Capacidade de realizar trabalho ou transferir calor”
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O que é energia?
Na nutrição ela se refere à maneira pela qual o corpo faz uso da energia contida na ligação química dentro do alimento.
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Como se calcula a energia liberada?
Quantidade de energia liberada em uma reação biológica se calcula a partir da quantidade de calor produzido (kcal).
1 kcal = a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1kg de água desde 14.5ºC a 15.5ºC
De onde provém a energia?
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De onde vem a energia?
A fotossíntese é o processo através do qual as plantas, e alguns outros organismos transformam energia luminosa em energia química.
Sem ela, os animais e muitos outros seres seriam incapazes de sobreviver porque a base da sua alimentação estará sempre nas substancias orgânicas proporcionadas pelas plantas verdes.
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Fotossíntese
A equação simplificada do processo é a formação de glicose:
6H2O + 6CO2 → 6O2 +C6H12O6
+ 686 Kcal1 mol de GLI
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Produção de energia
adenina
ribosetrifosfato
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Metabolismo e os macronutrientes
Carboidratos, proteínas e gorduras
Trifosfato de adenosinaTrifosfato de adenosina (ATP)
1. Obter Energia2. Formar moléculas precursoras de unidades
celulares (proteínas, ácidos nucleicos)3. Sintetizar e degradar biomoléculas
necessárias às funcoes vitais (catabolismo, anabolismo)
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Utilização do ATP
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Exigências energéticas diária
1) Taxa Metabólica Basal
2) Efeito Térmico da comida
3) Efeito térmico da atividade
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Exigências energéticas diária
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Exigências energéticas
1) Taxa Metabólica Basal 60 a 75% do Consumo diário total de
energiaManutenção da temperatura corporal,
reações químicas, condução elétrica e atividade nervosa, trabalho mecanico-muscular.
Quantidade de energia utilizada em 24 horas por uma pessoa deitada, em repouso físico e mental.
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Taxa metabólica basal ou de repouso
Depende : - sexo, - idade,- genética, - tamanho corporal, - composição corporal, - hormônios, - febre ( 7% para cada grau)
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Exigências energéticas
2) Efeito Térmogenico do alimento
10% do Consumo diário total de energia
Aumento do gasto de energia que segue à ingestão de alimento:- Digestão - Absorção- Metabolismo dos alimentos
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Exigências energéticas
3) Efeito térmico da atividade15 – 30% do Consumo diário total de
energia
- movimentos espontâneos, - voluntários- de atividades musculares planejadas,
(exercícios)
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Efeito térmico da atividade
Depende:
- duração, - intensidade, - tipo de exercício, - massa corporal
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Produção/Uso: Metabolismo
Várias vias metabólicas resultam na síntese de moléculas (anabolismo) ou degradação de moléculas (catabolismo)
VIA METABÓLICA
Série de reações catalisadas por enzimas na qual o precursor/substrato é convertido em produto final, por meio de compostos intermediários denominados metabólitos.
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Vias Metabólicas
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Definição das Necessidade Energéticas
- 1 Calorimetria direta
- 2 Calorimetria Indireta
- 3 Técnica água duplamente marcada (DLW)
- 4 TMB + Fator atividade
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Métodos de avaliação do gasto energético.
1 Calorimetria Direta
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2 Calorimetria Indireta
Métodos de avaliação do gasto energético.
1) + 95% da energia gasta pelo corpo deriva das reações do O2 com os diferentes alimentos.
2) As taxas de O2 y CO2 trocados nos pulmões igualam as taxas trocadas nos tecidos;
Espirómetro
Consumo Calórico
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Coeficiente Respiratório (QR)
R = VCO2/VO2
QR indica que tipo de substrato estamos oxidando
Carboidrato 1,0 Dieta Mista 0,85 (CHO + Lip) Proteína 0,82Gordura 0,7
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Espirometria
A energia liberada quando a gordura é o único nutriente metabolizado é de 4,7 Kcal / Litro de O2, enquanto a energia liberada quando somente são utilizados os carboidratos é de 5,04 Kcal / Litro de O2
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Métodos de avaliação do gasto energético.
3 Técnica água duplamente marcada (DLW)Ingestão de água marcada com isótopos estáveis (não
radioativos) tanto do hidrogênio (deutério 2H2) quanto do oxigênio (18O). O gasto energético pode ser calculado por meio da monitoração periódica da concentração desses isótopos nos fluidos corporais para compará-los com taxas deferentes de seus desaparecimentos.
Desvantagens: Custo e disponibilidade de amostras e análises
Vantagens: útil na monitoração do gasto energético durante período de vários dias ou semanas.
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Métodos de avaliação do gasto energético.
4 Taxa de Metabolismo Basal + Fator atividade
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Taxa de Metabolismo Basal (TMB)
Idade Gênero Feminino Gênero Masculino 0 a 3 anos 61,0 x P - 51 60,9 x P - 54
3 a 10 anos 22,5 x P + 499 22,7 x P + 495 10 a 18 anos 12,2 x P + 746 17,5 x P + 651 18 a 30 anos 14,7 x P + 496 15,3 x P + 679 30 a 60 anos 8,7 x P + 829 11,6 x P + 879 + de 60 anos 10,5 x P + 596 13,5 x P + 487
P = peso corporal em kg
FAO/WHO/UNU (1985)
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Taxa de Metabolismo Basal (TMB)
Idade Gênero Feminino Gênero Masculino 3 a 10 anos [0,085 x P + 2,033] x 239 [0,095 x P + 2,110] x 239
10 a 18 anos [0,056 x P + 2,898] x 239 [0,074 x P + 2,754] x 239 18 a 30 anos [0,062 x P + 2,036] x 239 [0,063 x P + 2,896] x 239 30 a 60 anos [0,034 x P + 3,538] x 239 [0,048 x P + 3,653] x 239 P = peso corporal em kg
Segundo Schofield (1985)
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Taxa de Metabolismo Basal (TMB)
Segundo Henry & Rees (1991)
Idade Gênero Feminino Gênero Masculino 3 a 10 anos [0,063 x P + 2,466] x 239 [0,113 x P + 1,689] x 239
10 a 18 anos [0,047 x P + 2,951] x 239 [0,084 x P + 2,122] x 239 18 a 30 anos [0,048 x P + 2,562] x 239 [0,056 x P + 2,800] x 239 30 a 60 anos [0,048 x P + 2,448] x 239 [0,046 x P + 3,160] x 239
P = peso corporal em kg
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O gasto/consumo energéticoFator atividade (Fa)
HOMENS (METS) MULHERES
(METS) LIGEIRO
MODERADO INTENSO
MUITO I NTENSO EXTREMAMENTE INTENSO
1,6 - 3,9 4,0 - 5,9 6,0 - 7,9 8,0 - 9,9
10
1,2 - 2,7 2,8 - 4,3 4,4 - 5,9 6,0 - 7,5
7,6
( McARDLE e col., 1992)
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O gasto/consumo energético – METSEquivalente Metabólico
Equação Para Cálculo Manual 1 MET (metabolic equivalents)
(Gasto de energia na atividade - valores pré-estabelecidos por atividade - ex. de tabela McARDLE,
1989)
Exemplo J ogging = 7.0 Mets
Ciclismo (ergométrica / moderado)= 7.0 Mets Natação Crawl = 8.0 Mets
futebol de campo(competição) = 9.9 Mets futebol de campo(pelada) =7.0 Mets
Outros exemplos baixar o compendium acima
1 Met= 1 kcal x kg-¹ x h-¹ ou 3,5ml / kg/ min
Energia gasta com a atividade = MET x Peso x Tempo de atividade (min)/ 60
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Estudo de caso
Praticante de academia e estudante (F), idade 23 anos, 72 Kg, 1.68 m
Horas de sono: 8 x 1 = 8Horas de estudo: 7 x 1.3 = 9.1Atividades rotina (comer, ver televisao, assear): 7.5 x
1.2 = 9Horas de atividade física (musculaçao 1 hora + corrida
na esteira 30`): (1 x 6) + (0.5 x 8) = 6 + 4 = 10
FA:Σ das atividades (8 + 9.1 + 9 + 10) /24 h = 1.50
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Estudo de caso (cont.)
TMB: 1514 Cal (FAO)NET: TMB x FaNET: 1514 x 1.50 = 2271 Cal
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Bioenergética
Conceito
Bioenergética: processo metabólico para produção de energia biologicamente utilizável proveniente dos nutrientes alimentares (carboidratos, lipídios e proteínas)
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Reserva energética ideal
A molécula deve possuir uma grande quantidade de energia sobre unidade de peso.
O substrato deve possuir uma rápida conversão a combustível oxidável.
Esta substancia deve ser osmoticamente inativa.
A oxidação da reserva não deve gerar alterações metabólicas.
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Sistemas de energia
3 tipos sistemas para produção de energia:
- ATP- ATP – CP- Glicolítico (lático)- Oxidativo (aeróbico)
Objetivo: O objetivo de cada sistema é liberar energia dos produtos químicos ou alimentos e transforma-la em ATP podendo assim ser utilizadas nas contrações musculares e atividades físicas.
ATP: Trifosfato de Adenosina
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1) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 30 45 60 90 120 150 180TEMPO (seg)
PA
RT
ICIP
AÇ
ÀO
(%
)
ATP-CP GLICÓLISE AERÓBIO
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Substrato energético predominante
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Substrato energético predominante
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Sistema ATP-CP
Fonte imediata de energia para o músculo ativo.
- Requer poucas reações químicas- Não requer oxigênio- Fonte de energia disponível no músculo- Produção de 1 ATP
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Sistema ATP-CP
Duração: 6 a 10 segundosExemplo: levantamento de peso,
beisebol, voleibol, sprintTipo de esforço: breve e máximo
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2) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 30 45 60 90 120 150 180TEMPO (seg)
PA
RT
ICIP
AÇ
ÀO
(%
)
ATP-CP GLICÓLISE AERÓBIO
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Sistema Glicolítico
- Não requer oxigênio- Envolve quebra incompleta de CHOem ácido lático- Reação mais lenta e complexa que
a anterior- Produção de 3 ATP e ácido lático- Ácido lático fator limitante da
atividade – fadiga e não a falta de CHO.
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Sistema Glicolítico
Duração: não ultrapassa 2 minutos (45 a 90 segundos)
Exemplo: corridas de 400-800m, natação de 100-200m, piques de alta intensidade futebol, róquei no gelo, basquetebol, voleibol, tênis e badmington e outros
Tipo de esforço:sustentação de esforço de alta intensidade que não ultrapasse os 2 minutos
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3) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 30 45 60 90 120 150 180TEMPO (seg)
PA
RT
ICIP
AÇ
ÀO
(%
)
ATP-CP GLICÓLISE AERÓBIO
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Sistema Aeróbio
- Utiliza CHO/ácido graxo/proteínas e oxigênio para gerar ATP
- Mobiliza diversas reações químicas complexas e enzimas
- Fornece maior quantidade de ATP (39 ATP – CHO e 130 ATP - Ácidos graxos)
- Eliminação de CO2 e H2O pela evaporação ou radiação
- Energia usada para ressintetizar ATP
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Sistema Aeróbio
Duração: depende do grau de treinamentoExemplo: aulas de aeróbica e hidroginástica,
corridas mais longas (5000m), natação (1500m), ciclismo (10000km), caminhada, triathlon. Qualquer atividade continua de no mínimo 5 minutos.
Tipo de esforço:sustentação de esforço de baixa e média intensidade que não ultrapasse 70% da freqüência cardíaca
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Resumo: sistema de produção de energia
ATP-CP Ácido Lático Aeróbio Combustible
utilizado Fosfato de Alta
Energia Carboigratos Carbohidratos,
gorduras e proteínas
Localizaçao Sarcoplasma Sarcoplasma Mitocondria Fadiga Depleçao de
fosfato Acúmulo de ácido
lático Depleçao de glicogenio
Sustentaçao Muito limitada Limitada Sem limite
Homen 8-10 Kcal 12-15 Kcal > 90.000 Kcal Mulher 5-7 Kcal 8-10 Kcal > 115.000 Kcal
Força Muito alta Alta/moderada Moderada/baixa
Homen 36-40 Kcal/min 16-20Kcal/min 12-15Kcal/min Mulher 26-30Kcal/min 12-15Kcal/min 9-12Kcal/min
Intensidade Muito alta Alta/moderada Moderada/baixa
Tempo fadiga
1-15 seg 45-90 seg 3-5 min
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Célula: Sarcoplasma e Mitocondria
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Relação entre o metabolismo
A interação global entre a degradação metabólica desses três nutrientes alimentares é denominada pool metabólico.
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Substrato: Glicogênio
Glicogênio - polímeros de glicoseArmazenamento: fígado e músculoSintetizado e desintegrado no citoplasma por
diferentes enzimas.Sintetizado quando a quantidade de glicose na
célula é maior que a necessária para a produção de energia.
O metabolismo do glicogênio no fígado regula o nível sanguíneo de glicose, principalmente durante o jejum. O glicogênio muscular é a fonte imediata de energia.
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Substrato: Glicogênio
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Resposta hormonal: absorção de nutrientes
Após a refeição os níveis de glicose são altos
+ Insulina- Glucagon e hormônios de estresse+ Glicogênio sintetase - Glicogênio fosforilase
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Resposta hormonal: atividade física
Ao iniciar a atividade física- Insulina+ Glucagon e hormônios de estresse- Glicogenio sintetase + Glicogenio fosforilase Liberação de Glicose – 1 - fosfato
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Obtenção de energia: Carboidrato
Para cada mol de glicose para lactato são obtidos 2 moles de ATPPara cada mol de glicose dentro do ciclo de Krebs são produzidos 36 moles de ATP.
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Substrato: Triacilglicerol
São os ácidos graxos armazenados no organismo e que formam o tecido adiposo. Estão também presentes nos músculos.
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Substrato: Triacilglicerol
Após a refeição os níveis de ácidos graxos aumenta.
Não tendo estimulo físico o substrato é esterificado e armazenado em forma de triglicerídeos (HDL, VLDL, LDL).
Havendo o estimulo, ocorre a liberação de ácidos graxos.
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Obtenção de energia: Gordura
Ciclo de Krebs
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Substrato: Aminoácido
Não existe reservas de proteínas tal como os CHO e gorduras. Toda a proteína é funcional.
Estimulo de treinamento aumenta o acúmulo de proteínas contráteis (hipertrofia, > número de enzimas e mitocôndrias)
Fundamental o consumo diário de proteínas, os aminoácidos não utilizados serão oxidados ou transformados em CHO e gordura.
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Substrato: Aminoácido
A maior parte dos aa é oxidada dentro do fígado, porém os de cadeia ramificadas também são oxidados no músculo.
Oxidação aumenta quando o glicogênio hepático esta depletado
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Obtenção de energia: Proteína
Com o estresse metabólico cada vez maior somados a depleção de CHO a degradação de proteínas aumenta.
Como produto é produzida a uréia que deve ser eliminada pela urina e suor.
Os aa penetrarão no ciclo de Krebs onde serão usados para gliconeogenese e oxidados no músculos.
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Exigências motoras e fibras musculares
Propriedades Tipo I Tipo IIa TipoIIb
Velocidade de Contração
Lenta Rápida Rápida
Capacidade Glicolítica
Baixa Moderada Alta
Capacidade Oxidativa
Alta Moderada Baixa
Estoque de Glicogênio
Moderado
Moderado Alto
Estoque de Triglicerídeos
Alto Moderado Baixo
Capilaridade do tecido
Elevada Moderada Reduzido