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CONCEITOS GERAIS EM FISIOLOGIA DO EXERCCIO
BIOENERGTICA e METABOLISMO
Fisiologia do Exerccio 2013/2014 Estesl -M Teresa Toms
BIOENERGTICA e METABOLISMO23/09/2013
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Fisiologia do Exerccio 2013/2014 Estesl -M Teresa Toms
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RESPOSTAS FISIOLGICAS AO
EXERCCIO
IntensidadeDuraoFrequncia
ADERENCIA
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EXERCCIO
Meio ambienteDieta
Condio fsica
A/ ADESO
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RESPOSTAS FISIOLGICAS AGUDAS AO EXERCCIO
Respostas imediatas a um perodo de exerccio:
Frequncia cardaca
MONIT
CON
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Frequncia cardaca
Frequncia respiratria
Temperatura cutnea e corporal interna
Act. Muscular (EMG)Etc.
TORIZAO
NTROLO
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Wilmore, Costill & Kenney (2008).Physiology of Sport and Exercise. Fourth edition. Human Kinetics
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ADAPTAES FISIOLGICAS CRNICAS
Respostas fisiolgicas a perodos repetidos de exerccio (exerccio crnico ou treino)
Melhoram a capacidade para realizar o exerccio
Adapt
EFEITOS DO TREINO
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Melhoram a sua eficincia
taoRespostas fisiolgicas ao treino ou
adaptaes de longo prazo
Aparecem e persistem aps um ano ou mais
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As adaptaes so altamente especficas ao tipo de treino que o individuo faz
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Treino de resistncia
Treino aerbio
Treino combinado
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Sindroma Geral de Adaptao
Leso?
Processo de stress-resposta-adaptao
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. (Brook, Fahey & While (1995). Exercise Physiology. Bioenergetics and its applications.)
de Adaptao (Hans Selye):
O objectivo de qualquer exerccio/treino stressar o corpo/sistema/rgo para que a adaptao resulte
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HOMEOSTASIAManuteno de um ambienteinterno normal constante ouinalterado (Walter Cannon, 1932).
Alteraes da presso arterial emdeterminado espao de tempo emcondies de repouso (Powers &Howley,(2000). Fisiologia do exerccio.Ed. Manole.
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Ambiente estvel - pode no ser normal! Ex: steady-state
Ed. Manole.
Alteraes da temperatura central durante 60min de exerccio (Powers & Howley,(2000). Fisiologia do exerccio. Ed. Manole.
Quanto mais intenso o exerccio mais difcil manter a homeostasia
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Metabolismo celular resultante da separao (destruio/utilizao) dos 3 substratosfornecidos pela alimentao. Logo que cada um transformado na sua forma utilizvel, oucircula no sangue para ser utilizado no metabolismo ou armazenado. (Kenney, Wilmore & Costill(2012). Physiology of sport and exercise. Human kinetics.
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HIDRATOS DE CARBONO
GLICOSE (C6H12O6)
MSCULOFGADO
GLICOG
(4 kcal/g)
Glicose=3,74 kcal
Glicognio=4,20 kcal
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NIO
1 G DE HIDRATOS DE CARBONO liberta em mdia 4,2 kcal (calor mdio de combusto)Coeficiente de digestibilidade = 97%
RESERVAS CORPORAIS 2500 KCAL
Glicognio=4,20 kcal
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GORDURAS (Lpidos)Maiores depsitos que de acares
So menos acessveis (muito lento) para o metabolismo porque necessitam de ser
TRIGLICRIDOS
1GLICEROL
+3 CIDOS GORDOS
(9 kcal/g)
Liplise
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necessitam de ser oxidadas
3 CIDOS GORDOS LIVRES
ATP
RESERVAS CORPORAIS 70.000 KCAL
1 G DE GORDURA liberta em mdia 9,4 kcal (calor mdio de combusto)Coeficiente de digestibilidade = 95%
Carne=9,50; manteiga=9,27; peixe e ovos=9,50; vegetais e frutas=9,30
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Kenney, Wilmore & Costill
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Kenney, Wilmore & Costill (2012).Physiology of Sport and Exercise. Fifth edition. Human Kinetics
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PROTENASPodem ser transformadas em:
Glicose (gliconognese)c gordos (lipognese)
Energia libertada 1 G DE PROTENA
5,65
(4 kcal/g)
Fisiolgicamente apenas 4,6 kcal (no oxidao do azoto)
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Energia libertada varia conforme:
tipo de protena (animal/vegetal)contedo relativo de nitrognio
liberta em mdia 5,65 kcal (calor mdio de combusto)Coeficiente de digestibilidade = 92%(78%-97%)
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Factores de ATWATER
4 kcal por grama de hidrato de carbono
Indicam a energia metabolizvel global de que o organismo poder dispor a partir dos alimentos ingeridos
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9 kcal por grama de lpido
4 kcal por grama de protena
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FOSFATOS DE ALTA ENERGIA (ATP)FOSFORILAO - Armazenamento de energia (adio de grupos fosfato) atravs da formao de ATP a partir de outras fontes qumicas.
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ATP + H2O ATPase ADP + Pi + 7,3 kcal/mol
METABOLISMO AERBIO(c/ O2)ANAERBIO
(s/ O2)
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As clulas geram ATP por trs processos:
1) O SISTEMA ATP-PC2) O SISTEMA GLICOLTICO3) O SISTEMA OXIDATIVO(+ reservas musculares)
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(+ reservas musculares)
Alguns segundos
As trs fontes de ATP para a contraco muscular. Cerny &Burton. 2001. Exercise physiology for health careprofessionals.(pp40) Human Kinetics.
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SISTEMA ATP-PC(via anaerbia alctica)
Processo rpidoObtido sem qualquer estrutura especial no interior da clulaNo exige oxignio
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No exige oxignioVia que permite esforos de maior intensidade (6 a 7 seg.+ 1-2 c/ ATP prvio) Reconstroi-se ao fim de alguns min. permitindo, novo esforo explosivo.PCr Pi + Cr + 9600 kcal(Barata e col., 1997)Energia produzida = 1mol ATP/1 mol PCPrincipal funo - manter concentraes de ATP4-6% na memb. Externa da mitocondria; 3-5% no sarcmero; 90% no citoplasmaAs clulas armazenam 4 a 6 vezes mais PCr que ATP
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As reservas de ATP e de CP podem sustentar as necessidades energticas dos msculos por apenas 3 a 15 segundos.
A partir da os msculos passam a depender de outros processos para a formao de ATP: a
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Alteraes do ATP e da Creatina fosfato musculares durante 14 seg. de esforo muscular mximo (sprinting). Embora o ATP seja utilizado numa velocidade elevada, a energia da CP utilizada para sintetizar ATP, impedindo que a sua concentrao caia. No entanto na exausto, tanto a concentrao de ATP como a de CP so baixas. (Wilmore & Costill. 2001. Fisiologia do esporte e do exerccio. Pp 121.Ed.Manole.)..
formao de ATP: a combusto glicolitica e oxidativa de substratos.
O Pi activa os estadios iniciais do catabolismo do glicognio e da glicose.
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Levantar de uma cadeira. Movimento rpido/curta durao dependente das reservas musculares de ATP e de CP.
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A reaco no necessita de oxignio e alcana uma produo mxima de energia em cerca de 10 seg.(McArdle, Katch & Katch, 2003)
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SISTEMA GLICOLTICO(via anaerbia lctica ou gliclise anaerbia)
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SISTEMA GLICOLTICO(via anaerbia lctica ou gliclise anaerbia)
Envolve o processo da gliclise ou glicogenlise - transformao de glicose ou glicognio em cido pirvico.
Degradao do glicognio em cido lctico envolve 12 reaces enzimticas
Todas as enzimas actuam no interior do citoplasma celular
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Ganho de 3 ATP na degradao de uma mol de glicognio
Ganho de 2 ATP se for utilizada uma mol de glicose (1 ATP para a converso da glicose em glicose-6-fosfato)As aces combinadas dos sist. Glicoltico e ATP-PC permitem gerar fora muscular mesmo quando o suprimento de O2 limitado.
Estes dois sistemas predominam durante os minutos iniciais do exerccio de alta intensidade.
A presena de O2 determina apenas o destino do c. Pirvico (c. Lctico ou acetil-CoA)
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REGULAO DA GLICLISE
1) Concentrao das enzimas glicolticas-chave: hexocinase, fosfofrutocinase e piruvato cinase.
2) Nveis do substracto frutose 1,6-difosfato
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2) Nveis do substracto frutose 1,6-difosfato3) Oxignio (em grandes quantidades inibe a gliclise)
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CONSEQUENCIAS DA ACUMULAO DE LACTATO
c. Lctico - C3H6 O3Lactato - sal do c. lctico
Dissocia-se rpidamente
em
Principal mecanismo de fadiga nos esforos anaerbios
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1) Menor rendimento ou aproveitamento energtico 2) Impossibilidade de manter por muito tempo este dbito de produo de energia (feed-back negativo sobre a gliclise)3) Perturbao da contraco muscular (dificulta as pontes cruzadas de actina e miosina)4) Acidose sistmica (Hiperventilao, QR com ventilao -econmica
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Nas actividades de durao 1 a 2 minuto (grande intensidade) o sistema glicoltico altamente solicitado e as concentraes de cido lctico podem aumentar de um valor em repouso de 1 mmol/kg de msculo para mais de 25 mmol/kg
Acidificao das fibras musculares que inibe ainda mais a degradao de glicognio (compromete a aco da enzima glicoltica)
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de glicognio (compromete a aco da enzima glicoltica) Diminuio da capacidade de ligao com o clcio das fibras podendo
impedir a contraco muscular
Glicognio rico em H2O. A sua degradao local desequilibra a osmolaridade celular, criando momentaneamente uma hiposmolaridade local, origem das dores musculares.
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Actividades de durao entre 15 seg. A 3 ou 4 minutos tm como via metablica a produo glicoltica de energia
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glicoltica de energia (via glicolitica)
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SISTEMA OXIDATIVO OU PRODUO AERBIA DE ATP
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SISTEMA OXIDATIVO OU PRODUO AERBIA DE ATP
Ocorre no interior das mitocndrias
Principal mtodo para actividades de endurance
Envolve trs processos:
1) Gliclise aerbia - igual gliclise anaerbia mas com a presena de O que transforma o c. Pirvico em
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presena de O2 que transforma o c. Pirvico em acetil-CoA e no c. Lctico.
2) Ciclo de Krebs - oxidao completa do acetil-CoA3) Cadeia de transporte de electres e/ou fosforilao
oxidativa.
A partir da glicose produz 38 ATP
A partir do glicognio produz 39 ATP
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Pow
ers, S
. &
How
ley, E
.
(2000). Fisiologia
do E
xerccio. Ed. M
anole
.
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CICLO DE KREBSCompleta a oxidao dos hidratos de carbono, gorduras ou protenas
Produz CO2 ; H2O
Fornece electres produo aerbia de ATP
Produo aerbica de ATP a partir da degradao de uma molcula de glicose. (Powers, S. & Howley, E.(2000). Fisiologia do Exerccio. Ed. Manole.)
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Glicose 38 ATP (Glicolise)Glicognio 39 ATP (Glicogenlise) COM O2
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A Fosforilao oxidativa sintetiza ATP pela transferencia de electres de NADH e FADH2 para o oxignio
Mais de 90% da sntese do ATP
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Metabolismo aerbio refere-se ao processo pelo qual o oxignio funciona como aceitador final de electres na cadeia respiratria e combina-se com o hidrognio para formar gua durante o metabolismo energtico
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OXIDAO DAS PROTENAS
AminocidosUreia
Apenas cerca de 5% utilizada na produo de energia
O catabolismo excessivo de protenas faz aumentar as necessidades hdricas do corpoAcetil CoA
Azoto
Dispndio de ATP
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40% para formao de ATP60% calorprotenas fornecem 5% a 10% da energia despendida estimativas de consumo energtico geralmente ignoram metabolismo proteico.
hdricas do corpoAcetil CoA
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Oxidation of Protein
Rarely used as a substrate Starvation Can be converted to glucose (gluconeogenesis) Can be converted to acetyl-CoA
Energy yield not easy to determine Nitrogen presence unique Nitrogen excretion requires ATP expenditure Generally minimal, estimates therefore ignore
protein metabolism
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Energia produzida:
Hidratos de Carbono = 6,3 ATP por molcula de O2 utilizada
Gorduras = 5,6 ATP por molcula de O2 utilizada
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de O2 utilizada
ATP
H2OCO2
Sub-produtos
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Kenney, Wilmore & Costill, 2012 Physiology of Sport & Exercise, 5th edition
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METABOLISMO
Conjunto de processos que resultam na produo (anabolismo) e destruio/gasto (catabolismo) de adenosina trifosfato (ATP)
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adenosina trifosfato (ATP)
Metabolismo aerbico refere-se s reaces catablicas geradoras de energia nas quais o oxignio funciona como um aceitador final de electres na cadeia respiratria e se combina com o hidrognio para formar gua.McArdle, Katch & Katch (2003). Fisiologia do exerccio. 5 edio. Ed Guanabara Koogan.
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INTEGRAO DAS VRIAS VIAS METABLICAS
Metabolismo um todo
Em cada momento a energia produzida de todos os substractos ao mesmo tempo : MISTURA
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os substractos ao mesmo tempo : MISTURA METABLICA
H evidentemente em diferentes momentos predomnio de substractos (gorduras ou aucares). Maior contribuio de um nutriente em relao a outro.
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Tempo de entrada em aco das vias anaerbias e aerbias e sua durao relativa. (Barata, T. (1997) Actividade fsica e medicina moderna. Pp41. Ed. Europress.
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Pow
ers, S
. &
How
ley, E
. (2000)
.
Fisiologia do E
xerccio. Ed. M
anole
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Libertao de glucose pelo fgado durante uma prova de bicicleta a diferentes intensidades (a) e durante um exerccio prolongado de intensidade aproximada de 30% do VO2mx (b) e a contribuio estimada a partir da glicogenlise (GLY) ou
a
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(GLY) ou gluconeognese (GNG).(ACSMs Advanced Exercise Physiology, 2006). b
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GLCIDOS DE ABSORO RPIDA(maior ndice glicmico) podem originar triglicridos sem que as reservas de glicognio estejam repletas. A absoro intestinal e entrada na circulao so processos mais rpidos que a sntese de glicognio.
GLCIDOS DE ABSORO LENTA (menor
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GLCIDOS DE ABSORO LENTA (menor ndice glicmico), a elevao da glicmia de menor amplitude mas perdura mais tempo maior % de glcidos para a sntese de glicognio maior armazenamento
ndice glicmico - capacidade que o alimento tem de elevar a glicmia aps a ingesto de 100 gramas do mesmo.
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RESPOSTA AERBIA MAIS FAVORVEL:Caractersticas genticas especficas do atleta de endurance (tipo de fibras musculares)Adaptaes locais especficas observadas com o treino e que favorecem menor produo de c. Lctico
Ritmo mais rpido de remoo
Densidade capilar
Tamanho e n de mitocondrias
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EFEITOS DO TREINO DE ENDURANCE:
Maior poupana de glicognio e maior consumo de gordura para a mesma intensidade de esforo
Aumento da capacidade de armazenamento de glicognio (fgado e msculo).capacidade de quase duplicar a reserva de glicognio
Tamanho e n de mitocondrias
Concentraes de enzimas e agentes de transferencia (NAD, FAD)
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FACTOR LIMITANTE DA VELOCIDADE DE PRODUO DE ENERGIA
Velocidade de entrada do O2 nas mitocndrias
FUNO RESPIRATRIA EFICAZ
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FUNO RESPIRATRIA EFICAZ
FUNO CIRCULATRIA EFICAZ E BOA CAPACIDADE DE TRANSPORTE NO SANGUE (hemoglobina).
CIRCULAO CAPILAR; MEMBRANA CELULAR (sarcolema); PRESSO PARCIAL
DBITO CARDACO
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FADIGADepleo da PCr ou do glicognio o que dificulta a produo de ATP
Acumulao de cido lctico (e de H) o que impede/dificulta os processos celulares que produzem energia e a contraco muscularFalha de transmisso nervosa
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Falha de transmisso nervosaAs respostas do sistema nervoso central ao trauma psicolgico do exerccio exaustivo
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Corrida lenta em velocidade uniforme:
Primeiros segundos - predominantemente alcticos (ex: Sprint/100m)
Vias anaerbias adaptam-se mais rpido s necessidades energticas
Metabolismo aerbio lento (na produo e na adaptao a novos patamares de esforo)
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Primeiros segundos - predominantemente alcticos (ex: Sprint/100m)Primeiros 1 a 2 min predominantemente lcticos (ex: 400m/800m)A partir do 3 ou 4 min a via aerbia passa a produzir a totalidade da energia (ex: maratona)
Os primeiros metros so efectuados em dfice ou dvida de Oxignio
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