fisiologia do exercício_parte 2
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Fisiologia do Exerccio
Fernando Ribeiro
2. Fisiologia do Exerccio_parte 1.pptx
Objectivos da Aula
Introduzir ou Rever conceitos gerais de bioenergtica
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Bioenergtica
Definies
Bioenergtica
processo metablico celular capaz de converter nutrientes alimentares (gorduras, hidratos de carbono e protenas)
Metabolismo
definido como o total de reaces celulares que ocorrem no corpo
inclui a sntese e degradao de molculas
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Transformao biolgica da energia
Reaces qumicas celulares
Reaces endergnicas envolvem o consumo de energia
Reaces exergnicas reaces que libertam energia
como resultado do processo qumico
Transformao biolgica da energia
Reaces qumicas celulares
Reaces acopladas reaces ligadas, com a libertao de
energia de uma a ser utilizada para desencadear uma segunda reaco
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Transformao biolgica da energia
Reaces de oxidao-reduo
a oxidao e a reduo so processos qumicos complementares
envolvem a perda de electres por um dos reagentes (oxidao) e o correspondente ganho de electres por outro reagente (reduo)
a espcie qumica que perde electres oxidada e actua como agente redutor (dador eletres) e a espcie qumica que aceita electres reduzida e actua como agente oxidante (receptor de electres)
relembrar: na clula estas reaces envolvem frequentemente o hidrognio em vez de electres livres
Transformao biolgica da energia
Reaces de oxidao-reduo
nicotamida adenina dinucleotdeo derivada da vitamina niacina (vitamina B3)
forma oxidada NAD
forma reduzida NADH
flavina adenina dinucleotdeo derivada da vitamina riboflavina (vitamina B2)
forma oxidada NAD
forma reduzida NADH
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Transformao biolgica da energia
Enzimas so protenas com papel importante na
regulao das vias metablicas das clulas
catalizadores que regulam a velocidade das reaces qumicas
reduzem a energia de activao energia necessria para iniciar a reaco qumica
2 factores importantes regulam a actividade enzimtica: temperatura e pH
Substratos para o Exerccio
O corpo consome diariamente hidratos de carbono,
gorduras e protenas para obter a energia necessria manuteno das actividades celulares em repouso e em exerccio
No exerccio os principais nutrientes utilizados como fonte de energia so as gorduras e os hidratos de carbono, as protenas
contribuem com uma quantidade relativamente pequena para a
energia total utilizada
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Substratos para o Exerccio
Hidratos de carbono monossacardeos, dissacardeos, polissacardeos
glicose
encontrada nos alimentos ou formada no tracto digestivo por clivagem de hidratos de carbono mais complexos
glicognio
polissacardeo armazenado no tecido animal
sintetizado no interior da clulas pela ligao de molculas de glicose
durante o exerccio clulas musculares transformam glicognio em glicose (glicogenlise)
Substratos para o Exerccio
Gorduras cidos gordos, triglicerdeos, fosfolpidos, esterides
cidos gordos
so a principal forma de gordura utilizada como fonte energtica pelo msculo esqueltico
armazenados como triglicerdeos nos msculos e clulas adiposas
quando necessrio os triglicerdeos so quebrados (liplise) em cidos gordos e glicerol
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Substratos para o Exerccio
Protenas compostas por muitas subunidades - aminocidos
aminocidos essenciais 9 aminocidos que no podem ser sintetizados pelo corpo
no exerccio podem fornecer energia de 2 formas: aminocido alanina convertido em glicose no fgado
muitos aminocidos (isoleucina, alanina, leucina, valina, etc) podem ser convertidos em intermedirios metablicos nas clulas musculares
Fosfatos de alta energia
ATP: ADENOSINA TRIFOSFATO
no a nica molcula transportadora de energia, mas mais importante
sem quantidades suficientes de ATP a maioria das clulas morre rapidamente
formada por adenosina associada a trs radicais fosfato
responsvel por armazenar energia nas ligaes qumicas
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Fosfatos de alta energia
ATP: ADENOSINA TRIFOSFATO
doador universal de energia
A energia necessria para ligar um ADP e um Pi pode ser obtida atravs de metabolismo aerbio ou anaerbio
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Bioenergtica
METABOLISMO ANAERBIO (sem O2)
Produo de energia sem dvida de oxignio (O2)
METABOLISMO AERBIO
Produo de energia com consumo de oxignio
Bioenergtica
METABOLISMO ANAERBIO 1. SISTEMA ATP-CP
formao de ATP pela degradao de fosfato de creatina (PC) + ATP armazenado
2. GLICLISE
formao de ATP pela degradao de glicose ou glicognio
METABOLISMO AERBIO 3. OXIDAO formao de ATP com uso de O2
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Bioenergtica
1. SISTEMA ATP-CP Metabolismo anaerbio Inicio do exerccio e em exerccios de curta durao e de alta intensidade (em
regra durando ~5). Ex. corrida 50m, lanamento peso, salta em altura
Sem produo de cido lctico
SUBSTRATOS ENERGTICOS 1. ATP 2. Fosfocreatina
LOCAL Sarcoplasma
Bioenergtica
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Bioenergtica
A Creatina Kinase (CK) promove a quebra e produo da fosfocreatina
A energia e fosfato inorgnico libertados so importantes para formar ATP
Bioenergtica
RETORNO DOS NVEIS DE FOSFOCREATINA: EXERCCIO
Requer ATP
Metabolismo aerbio
Durante a recuperao do exerccio de alta-intensidade
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Suplementao com creatina melhora o desempenho?
Bioenergtica
2. GLICLISE Metabolismo anaerbio Esforos elevados com uma durao entre 30 e 1 Com produo de cido lctico
SUBSTRATOS ENERGTICOS
Hidratos de Carbono
a. Glicognio
b. Glicose
LOCAL
Sarcoplasma
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Bioenergtica
2. GLICLISE
Srie de reaces enzimticas que convertem a glicose formando: ATP NADH Piruvato
a. Acetil-CoA
b. cido lctico
A glicose pode ser obtida atravs da glicose sangunea ou dos armazns de glicognio intramusculares
Bioenergtica
ATP necessrio no inicio da gliclise para a fosforilao (adio de grupos fosfato) da
glicose e frutose-6-fosfato
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Bioenergtica
glicognio intramuscular, no necessita de fosforilao porque j est
fosforilado pelo fosfato inorgnico
(reaco 1).
No ocorre gasto de 1 molcula de ATP
A enzima responsvel pela quebra do
glicognio a glicognio fosforilase
Bioenergtica
A membrana celular impermevel
glicose-6-fosfato: pode ser utilizada para
a produo de glicognio ou degradada
pela via da gliclise
Para a produo imediata de energia, a
glicose-6-fosfato isomerizada a
frutose-6-fosfato (passo 2)
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Bioenergtica
De seguida, a frutose-6-fosfato
fosforilada, produzindo frutose-1,6
bifosfato (passo 3)
Esta reaco catalizada pela
fosfofrutokinase (PFK): enzima mais
importante para a limitao da taxa
glicoltica
Consumo de uma molcula de ATP
Bioenergtica
A cadeia de 6 carbonos (frutose-1,6-
bifosfato) divide-se em 2 cadeias de trs
carbonos (Gliceraldedo-3-fosfato):
passo 4 e 5
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Bioenergtica
2 H2 so removidos da cadeia (passo 6)
H2 produzido aceite por uma molcula
transportadora de hidrognio NAD
Esta reaco resulta na produo de
NADH, a molcula que transporta os H2 para a mitocndria para serem usados no
metabolismo aerbio
Bioenergtica
Para continuar a gliclise, o NAD tem que ser
regenerado para voltar a receber H2
Duas maneiras:
1 Se existir suficiente O2 disponvel os H2 da NADH so lanados para o interior da
mitocndria, contribuindo para o
metabolismo aerbio
Por isso, a continuao da gliclise depende
em parte da capacidade do metabolismo
aerbio aceitar H2 do NADH
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Bioenergtica
2 Se o O2 no estiver disponvel para
aceitar H2 nas mitocndrias, o cido
pirvico pode aceit-los para formar
cido lctico
Assim, a razo para formar cido lctico
a reciclagem da NADH de modo a que a
gliclise possa continuar
Bioenergtica
PRODUO TOTAL DE ATP
GLICOGNIO Consumidos : 1 ATP Produzidos : 4 ATPs Total: 3 ATPs
GLICOSE Consumidos : 2 ATP Produzidos : 4 ATPs Total: 2 ATPs
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Bioenergtica
3. OXIDAO Produo aerbia de ATP tambm denominada fosforilao oxidativa Actividades com uma durao superior a 1
SUBSTRATOS ENERGTICOS 1. Hidratos de Carbono 2. Lpidos 3. Protenas
LOCAL Mitocndria
Bioenergtica
OXIDAO
A produo aerbia de energia na mitocndria envolve duas vias
metablicas cooperativas:
1. Ciclo do cido Ctrico (Ciclo de Krebs)
2. Cadeia Transportadora de Electres (CTE)
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Bioenergtica
Processo de produo aerbia de ATP decorre em 3 fases:
Fase 1 gerao de acetil coenzima A (acetil-CoA)
Fase 2 oxidao (remoo de H2) da acetil-CoA no ciclo de Krebs
Fase 3 produo de ATP na CTE
Bioenergtica
Ciclo de Krebs
Reaces qumicas que promovem a oxidao da molcula de acetil-CoA
produzida da degradao de hidratos de carbono, lpidos e protenas
LOCAL
Matriz da mitocndria
FUNO
Oxidao (remoo de ies de H+) da molcula de Acetil-CoA
Produo de ATP
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Bioenergtica
Por cada molcula de glicose que entra na gliclise, so formadas 2 molculas de piruvato, e na presena de O2 so convertidas em 2 molculas de acetil-CoA
assim cada molcula de glicose resulta em 2 voltas do ciclo de Krebs
Forma:
3 NADH X 2
1 FADH X 2
GTP (guanina trifosfato) X 2
Bioenergtica
Protenas so degradadas em aminocidos
o que acontece a seguir depende do
aminocido
ex. alguns so convertidos em glicose ou cido
pirvico, outros em acetil-CoA e outros em
intermedirios do ciclo de Krebs
Protenas no so consideradas uma fonte
energtica importante durante o exerccio (2 a
15%)
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Bioenergtica
As gorduras (triglicerdeos) so degradadas, formando cidos gordos e
glicerol
cidos gordos sofrem uma srie de reaces
para formar acetil-CoA ( beta-oxidao)
Bioenergtica
CADEIA TRANSPORTADORA DE ELETRES (CTE)
Produo de energia atravs do transporte de electres na cadeia respiratria
LOCAL
Membrana interna da mitocndria
DENOMINAO
A produo de ATP atravs da cadeia transportadora de electres denomina-se fosforilao oxidativa
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Bioenergtica
os electres removidos dos tomos de
hidrognio so passados por uma srie de
transportadores de electres conhecidos como
citocromos
durante essa passagem libertada energia para
formar ATP em 3 locais diferentes
esta passagem tambm forma radicais livres
Bioenergtica
Se no existir O2 disponvel para ser o receptor final de electres e produzir H2O a
fosforilao oxidativa no possvel
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Bioenergtica
Como ocorre a formao de ATP na
cadeia transportadora de electres?
Bioenergtica
Como ocorre a formao de ATP na
cadeia transportadora de electres?
O mecanismo explicativo conhecido
como hiptese quimiosmtica
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Bioenergtica
Transporte de electres atravs dos
complexos produz alteraes da energia
livre
Energia produz corrente elctrica
promovendo o bombeamento de protes
(H+) da matriz para o espao
intermembranar
hiptese quimiosm-ca
Bioenergtica
Como resultado, h uma maior
concentrao de H+ no espao
intermembranar em comparao com a
matriz
Produo de um gradiente de protes
atravs da membrana interna
hiptese quimiosm-ca
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Bioenergtica
O gradiente de protes constitui uma
fonte de energia para produo de ATP
O fluxo de protes ao longo da ATP
sintetase activa esta enzima, como uma
espcie de motor molecular
A ATP sintetase promove a produo de
ATP
hiptese quimiosm-ca
Bioenergtica
Contagem da produo aerbia de ATP
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Bioenergtica
Contagem da produo aerbia de ATP
Bioenergtica
Interaco entre as produes aerbia/anaerbia de ATP importante enfatizar esta interaco durante o exerccio embora seja comum ouvir falar de exerccio aerbio versus anaerbio, na
realidade a energia para realizar a maioria dos tipos de exerccio originrio de uma combinao das fontes anaerbia e aerbia
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Metabolismo do Exerccio
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Transio do repouso para o exerccio
VO2 pode ser utilizado como ndice da produo
aerbia de ATP
VO2 aumenta rapidamente e atinge um estado
estvel em 1 a 4 min
o facto do VO2 no aumentar instantaneamente
sugere que o metabolismo anaerbio contribui
para a produo global de ATP no inicio do
exerccio
Transio do repouso para o exerccio
assim, no inicio do exerccio o sistema ATP-PC a primeira via bioenergtica activa, seguida pela
gliclise e, finalmente, pela produo aerbia de
energia
aps atingir estado estvel, a necessidade de ATP suprida pelo metabolismo aerbio
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Transio do repouso para o exerccio
Concluindo...
no que concerne transio repouso para
exerccio, a energia necessria fornecida por
vrios sistemas energticos
Transio do repouso para o exerccio
Dfice de oxignio
atraso no consumo de oxignio no inicio de exerccio
definido como a diferena entre o consumo nos primeiros minutos de exerccio e um perodo igual
de tempo aps ter atingido o estado estvel
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Transio do repouso para o exerccio
Dfice de oxignio
sujeitos treinado tm dfice menor que no
treinados
porqu?
capacidade aerbia mais desenvolvida, em
resultado de adaptaes cardiovasculares e
musculares
Recuperao do exerccio: respostas metablicas
Imediatamente aps exerccio o metabolismo
permanece elevado por vrios minutos
Magnitude e durao dessa elevao so influenciadas
pela intensidade do exerccio
VO2 maior e permanece elevado por um perodo
mais longo aps exerccio de alta intensidade
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Recuperao do exerccio: respostas metablicas
Dbito de oxignio indica o consumo de O2 acima do de repouso aps
exerccio
Poro rpida logo aps o exerccio (2 a 3 min)
Poro lenta persiste por mais de 30 min aps
Termos mais actuais, sendo um deles EPOC - excesso de consumo de O2 ps-exerccio
Recuperao do exerccio: respostas metablicas
A que se deve o EPOC?
restauro das reservas de PC no msculos e de O2 no sangue e tecidos 2 a 3 min
FC e FR permancem aumentadas vrios minutos
aumento da temperatura corporal o que aumenta a taxa metablica
aumento da adrenalina ou noradrenalina
remoo do cido lctico (contribui para 20% do EPOC)
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Recuperao do exerccio: respostas metablicas
Remoo do cido lctico aps exerccio converso de cido lctico em glicose pelo fgado
(gliconeognese) 20%
oxidado, ou seja, convertido em cido pirvico e utilizado como substrato pelo corao e msculo
esqueltico 70%
convertido em aminocidos 10%
exerccio leve (intensidade de 30-40% do VO2mx) aumenta a oxidao do cido lctico pelo msculo activo