nutrientes, metabolismo e energia
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Energia parao Movimento
Metabolismo
e
Sistemas Básicosde Energia
Troca de gases respiratóriosentre a célula e o
ambiente
Respiração Celular (interna)
- QO2 muscular
- Extracção de O2 do sangue capilar
- Vasodilatação do leito vascular periférico
- Débito cardíaco
- Fluxo sanguíneo pulmonar
- Ventilação minuto
Ventilação pulmonar (externa)
Troca de gases respiratóriosentre a célula e o
ambiente
Variações da taxa metabólica muscular
Equilíbrio e sincronização da resposta cardiovascular e respiratória
- Pulmões
- Circulação Pulmonar
- Coração
- Circulação Periférica
- Tecido Muscular
Conceitos Gerais
� Tipos de energia e transdutores fisiológicos.
� Reacções endergónicas e exergónicas.
� Anabolismo e Catabolismo.
� Potencial Energético dos Alimentos- (Glícidos, Lípidos e Proteínas).
Energia
� Energia é a capacidade de desenvolver trabalho
� Energia pode ter váriasorigens- Química
- Eléctrica
- Electromagnética
- Térmica
- Mecânica
- Nuclear
Energia
� Leis da “Termodinâmica”afirmam que todas as formasde Energia sãointerconvertíveis.
� Energia não se perde nemse cria, mas transforma-se.
Fontes de Energia
Nos autotróficos:
� A Energia origina-se no sol, como energia solar e éconvertida pela fotossínteseem:
» Glúcidos
» Lípidos
» Proteínas
Fontes de Energia
Nos heterotróficos:
� A Energia presente nasligações químicas dos alimentos é libertadaquimicamente no interior das células e armazenada naforma de ligações no ATP.
� A formação de ATP dá àcélula um compostoenergético para estaarmazenar e conservarenergia
Energia
� ASPECTOS TERMODINÂMICOS A CONSIDERAR:
� A energia total de um sistema isolado permanece constante- Célula?
� A conversão de formas de energia diminui a “qualidade”porque implica que
� Parte da energia se transforme em energia calorífica
Transdução de Energia
� Cerca de 60% a 70% daenergia química é transformadaem calor.
� O remanescente é utilizadopara contracção muscular (energia mecânica) e restantesactividades celulares.
Energia para a Actividade Celular
� Fontes de Energia
- glúcidos- glucose = (C6H12O6)
- lípidos – ác. gordos = (C16H18O2)
- proteínas - amino ácidos + azoto
� A quantidade de Energialibertada numa reacção biológicaé calculada pela quantidade de calor produzida.
� 1 Kilocaloria = qtd de Energiacalorífica necesssária paraelevar 1g de água pura 1 ºC.
Reacções Metabólicas
São reacções que convertem energia
em formas utilizaveis pelos seres
vivos
1 – REACÇÕES ENDERGÓNICAS >> ADIÇÃO DE ENERGIA
ex. formação de sacarose
2 – REACÇÕES EXERGÓNICAS >> LIBERTAÇÃO DE ENERGIA
ex. hidrólise da sacarose
1 - Muitas reacções bioquímicas são reversíveis
Reagentes <<<<<<<<<>>>>>>>>> Produtos
2) As reacções reversíveis tendem para o
equilíbrio
3) Para modificarmos as condições de equilíbrio
bioquímico ou
- se adicionam reagentes
- se retiram os produtos do meio
Reacções Metabólicas Via Metabólica
� sequência de reacções bioquímicas lineares ou cíclicas
� Realizadas por Enzimas
1) Enzimas são PROTEÍNAS CATALÍTICAS i.e.,
aumentam velocidades de reacção)
2) Têm um sítio activo (local onde ocorre a reacção)
3) O substrato de um enzima são moléculas activadas
pela enzima
4) As enzimas não se consomem
5) As enzimas são selectivas para uma reacção
específica
6) Variações de temperatura, pH e força iónica alteram
as enzimas
7) Biologicamente são responsáveis pela
HOMEOSTASIS – manutenção de condições
favoráveis ao organismo
Classes de vias metabólicas:
-BIOSSINTÉTICAS ou ANABÓLICAS quando os produtos detêm mais energia que os reagentes
(ex., Síntese da glucose por biossíntese)
-DEGRADATIVAS ou CATABÓLICAS quando moléculas iniciais se quebram para libertação de energia.
Vias MetabólicasEnergia para a
Actividade Celular
� Os alimentos sãocatabolizados para produzirenergia utilizável pelascélulas.
� A energia é transferida dos alimentos para o ATP porfosforilação.
� O ATP é um composto de alta energia que permitearmazenar e conservarenergia.
Potencial Energéticodos Alimentos
� O valor energético ou valor calórico de um alimento éproporcional à quantidade de energia que pode proporcionarao queimar-se na presença de oxigénio.
� Mede-se em calorias - toma-se como medida a kilocaloria (1Kcal = 1000 calorias).
- Por vezes, a Kilocaloria é mal representada como Caloria (com maiúscula). Quando um alimentotem 100 Calorias, na realidade essealimento tem 100 Kilocalorias porcada 100 gr. de peso.
Potencial Energéticodos Alimentos
Kilocaloria
� A kilocaloria (kcal) é a unidadede energia mais utilizada nossistemas biológicos.
� 1 kilocaloria é a quantidade de energia térmica necessária paraelevar de 1 ºC a temperatura de 1 kg de água (de 15 ºC para 16 ºC).
� 1 kcal = 1 000 cal
� 1 cal = 4.18 Joule
Potencial Energéticodos Alimentos
� Dieta adultos- de 1000 a 5000 Kilocalorias /
dia.
� Cada grupo de nutrientesenergéticos (glucídos, lipídose proteínas) – tem um valor calórico diferente e +/-uniforme em cada grupo.
Potencial Energéticodos Alimentos
� Em repouso, o organismousa principalmente lípidos e glícidos para produzirenergia.
� As proteínas sãorelativamente pouco usadaspara produzir energia.
� O aumento da intensidadede esforço provoca um aumento da utilizaçãopercentual de glícidos emdetrimento dos lípidos.
Glúcidos� Presentes em vários alimentos.
� Após ingestão, são convertidos emglucose e transportados pelo sangue a todos os tecidos.
� São absorvidos pelos músculos e fígado onde são facilmentemetabolizados e convertidos emglicogénio
� Quando necessário, o glicogénioarmazenado no fígado é decompostoem glicose e transportado pelo sangueaté aos músculos para produção de ATP
� 1 g ~= 4 kcal.
� +/- 2000 kcal W 32 km corrida)
� Sem uma assimilação adequada, as reservas do fígado e músculos sãorapidamente consumidas.
Lípidos� Presentes em vários alimentos
� As reservas lipídicas do corpo são muitomaiores do que as reservas glicídicas
� Trigligéridos têm de ser decompostosem glicerol e ácidos gordos livres (FFA)
� Só os FFAs são utilizados para produzirATP.
� 1 g ~= 9 kcal.
� Principais nutrientes para esforçosprolongados de baixa intensidade
- Lípidos fornecem uma qtdconsiderável de Energia durante o exercício prolongado
� Estão acumulados intramuscularmenteou subcutaneamente
� São mais difíceis de decompor e porisso, menos acessíveis ao metabolismoCelular.
Reservas de Nutrientes
Proteínas
� Podem ser convertidas em glicosevia neoglicogénese e utilizadaspara produzir energia
� Podem ser transformadas emFFAs via lipogénese
� Precisam ser primeirodecompostas em amino-ácidos
� Só conseguem fornecer de 5% a 10% da Energia necessária paraum exercício prolongado
� Aminoácidos decompostos emglucose (gluconeogénese).
� 1 g ~= 4 kcal.
Libertação de Energia
� 60% a 70% da E consumida pelo corpo é libertada sob a forma de calor. O restante éusado p/ trabalho mecânico e actividades celulares
� L = 9 kcal / g
� G + P = 4.1 kcal / g
Mais acessível
Libertação de Energia
� Para ser útil, a libertação da E a partir dos compostos químicos tem de ser feita de modo controlado.
� Controlo: escolha do “combustível” primário
ATP e transferências de energia
� As células vivas têm de realizar um certo número de reacções endergónicas:
� reacções anabólicas (biossíntesede macromoléculas proteicas; glucídicas e nucleicas)
� reacções de activação (fosforilação de oses, activação de ácidos gordos)
ATP e transferências de energia
A energia necessária a estas reacções éfornecida pelas reacções exergónicas
Essa transferência de energia não édirecta
Tem de existir um composto intermediário
Formado à custa de W.?????
ATP e transferências de energia
W..????
energia libertada das reacções exergónicas e que se pode hidrolisar de modo a fornecer
energia às reacções endergónicas
ATP ou composto formado a partir de ATP
ATP- composto de potencial energético elevado formado à custa da energia libertada no
catabolismo
constitui uma reserva energética
Quando é necessária energia para as reacções de síntese, a ruptura de uma ligação entre dois grupos fosforilo, num número suficiente de
moléculas de ATP, liberta essa quantidade de energia.
ATP e transferências de energia
É formado nos organismos vivos por fosforilaçãodo ADP conjugada por reacções de oxidação que
fornecem a energia necessária
Essas fosforilações ocorrem em determinadas etapas do metabolismo celular:
- nas transferências de electrões pela cadeia respiratória das células aeróbias (tendo lugar nas mitocôndrias ) ou
- na fase luminosa da fotossíntese (energia luminosa � energia química) tendo lugar nos cloropastos.
ATP e transferências de energia
ATP e transferências de energia
� 1. Sistema ATP-PCr (sistemaanaeróbio aláctico)
� 2. Via Glicolítica (sistemaanaeróbio láctico)
� 3. Fosforilação Oxidativa(sistema aeróbio)
Bioenergética: Produção de ATP
� pelo sistema ATP-PCr- anaeróbio- + simples sistema de Energia- 1 mole PCr = 1 mole of ATP- 1 ATP = 7.6 kcal
� pelo sistema glicolítico- anaeróbio- 1 mole glicogéneo = 3 moles
of ATP
� pelo sistema oxidativo- aeróbio- ganho de Energia = 39 moles
of ATP
ATP- sistema PCr
� O + simples dos sistemas de Energia
� Energia libertada pelaquebra do sistema Creatinafosfato (PCr), facilitatedapels enzima creatina kinase(CK), forma ATP a partir de ADP.
� É um processo rápido� Não precisa de O2
(anaeróbio).� Só suporta 3-15 s de
trabalho muscular.
O sistema glicolítico
� Envolve a quebra (lise) daglucose via enzimasglicolíticas específicas.
� Glucose - 99% de todos osaçúcares da circulaçãosanguínea.
� Glucose – deriva da digestãode glúcidos e da quebra do glicogéneo durante a via daglicogenólise.
� O glicogéneo é formado a partir da glucose.
O sistema glicolítico
� Glucose e glicogéneo sãoconvertidos em glucose-6-fosfato antes de seremusados para a produção de Energia. Este processoconsome 1 ATP.
� A Glicólise produz ácidopirúvico que é convertido emácido láctico na ausência de oxigénio.
� A Glicólise, que envolve 12 reacções enzimáticas atéformar ácido láctico, ocorreno citoplasma das células.
O sistema glicolítico O sistema glicolítico
� 1 glicogéneo = 3 ATP
� 1 glucose = 2 ATP
� Causa acumulação de ácidoláctico nos músculos- A acidificação “desencoraja” a
glicólise.
- Diminui a capacidade de ligação do cálcio às fibrasmusculares, logo, impede a contracção muscular.