o desafio bioenergético do exercício físico...alta demanda energética é sustentada por pouco...
TRANSCRIPT
![Page 1: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/1.jpg)
Bioenergética
Bioquímica do Exercício 2019 - EEFERP
Prof. Dr. Tiago R. Figueira
O desafio bioenergético do exercício físico
![Page 2: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/2.jpg)
Objetivos
Compreender o desafio bioenergético que representa o exercício físico
Na sequência, compreender detalhadamente os sistemas metabólicos que sustentam a regeneração
de ATP no repouso e no exercício
![Page 3: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/3.jpg)
Sumário
1. Introdução: glossário e conceitos básicos
2. Quantificação do desafio bioenergético durante o exercício
3. Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética
![Page 4: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/4.jpg)
Introdução: glossário e conceitos básicos
Matéria
• tudo aquilo que contém massa
• Massa é a medida de quantidade de matéria
Energia
• tudo aquilo que realiza trabalho
• é a capacidade de transformar a matéria ou produzir movimento
4
![Page 5: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/5.jpg)
Introdução: glossário e conceitos básicos
Potência:
• fluxo de energia • quantidade de energia liberada por unidade de tempo
Unidade de medida: Watts (W)
1 W = 1J/s 1 kcal = ~4,2 kJ
5
![Page 6: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/6.jpg)
Introdução: glossário e conceitos básicos
Em organismos vivos, energia é necessária para promover trabalho biológico
6
• Síntese de biomoléculas
• Transferência de informação genética
• Gradientes elétrico e químico
• Trabalho mecânico
• Produção de luz
![Page 7: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/7.jpg)
O Exercício Físico Aumenta a Demanda por Energia (hidrólise de ATP)
ADP+Pi
ATP Processos Celulares
(eg. contração muscular)
A performance física em algumas atividades reflete a capacidade do organismo re-sintetizar ATP
![Page 8: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/8.jpg)
Sumário
1. Introdução: glossário e conceitos básicos
2. Quantificação do desafio bioenergético durante o exercício
3. Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética
![Page 9: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/9.jpg)
Evidências fundamentais do desafio
bioenergético durante o exercício em humanos
9
• É fácil a mensuração do trabalho biológico mecânico externo • Liberação de energia na
forma mecânica
Raciocinemos “do meio externo” para o “interno”
![Page 10: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/10.jpg)
A capacidade de liberar energia mecânica tem um amplo espectro
10
Homem de 70 kg
0 200 400 600
Potência mecânica no cicloergômetro (W)
saudável não treinado
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Potência mecânica no cicloergômetro (W)
saudável não treinado
atleta de elite (sprinter)
![Page 11: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/11.jpg)
11
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Potência mecânica no cicloergômetro (W)
saudável não treinado
atleta de elite (sprinter)
Qual é a quantidade de energia requerida pelo organismo para sustentar estes trabalhos ?
Biologia e duas leis da termodinâmica norteiam a resposta
![Page 12: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/12.jpg)
Qualitativamente podemos responder
12
Se um corpo libera energia mecânica em uma
determinada taxa (ex. 600 W), o total de energia química
liberada por unidade de tempo, internamente, será um
valor superior.
ΔH = ΔG + TΔS
Entropia •Energia não útil ao sistema
Energia útil •Entalpia (total de energia)
![Page 13: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/13.jpg)
A eficiência do organismo humano na produção de trabalho mecânico
13
ΔH = ΔG + TΔS
Do total de energia :
• ~20% (15-24%) trabalho mecânico
• o restante para 100% é calor
![Page 14: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/14.jpg)
Custo energético da geração de trabalho mecânico
14
0 200 400 600 800 1000 1200 14000
10
20
30
40
50
60
70
80
somente atletas
"sprin
ters"
De
ma
nd
a d
e e
ne
rgia
to
tal
(ve
ze
s a
ta
xa
de
re
po
uso
)
Potência mecânica (W)
Custo energético do estado de repouso = ~1,23 kCal/min
X (W) Y (vezes)
Energia (kCal/min)
25 3 3,8
325 16 20
600 29 35
![Page 15: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/15.jpg)
Sumário
1. Introdução: glossário e conceitos básicos
2. Quantificação do desafio bioenergético durante o exercício
3. Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética
![Page 16: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/16.jpg)
Alta demanda energética (energia por unidade de tempo) é sustentada por pouco tempo
16
∆E ∆T
Elevada Potência
Exercício tolerado por pouco tempo
∆E ∆T
Baixa Potência
Exercício tolerado por mais tempo
![Page 17: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/17.jpg)
Analisemos os records mundiais em provas do atletismo (fonte: IAAF)
17
Distance (km) Word record time (s) Speed (km/h)
0,1 9.58 37.58
0.2 19.19 37.52
0.4 43.03 33.47
0.8 100.91 28.54
1.0 131.96 27.28
1.5 206.00 26.21
1.6 223.13 25.81
2.0 284.79 25.28
3.0 440.67 24.51
5.0 757.35 23.77
10.0 1577.53 22.82
20.0 3386.00 21.26
30.0 5207.40 20.74
∆E ∆T
![Page 18: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/18.jpg)
20 22 24 26 28 30 32 34 36 380
1200
2400
3600
4800
Tim
e t
ole
rate
d (
s)
Speed of locomotion (km/h)
Records mundiais: tempo vs. velocidade
18 ∆E ∆T
Taxa de trabalho mecânico Ou gasto energético por
unidade de tempo = Intensidade de Esforço
![Page 19: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/19.jpg)
4 16 64 256 1024 40962022242628303234363840
Spee
d of
loco
mot
ion
(km
/h)
Time tolerated (s)
Se o gráfico for invertido e o eixo X for em escala log, temos
19
20 22 24 26 28 30 32 34 36 380
1200
2400
3600
4800
Tim
e tole
rate
d (
s)
Speed of locomotion (km/h)
200 m (19,19s)
1000 m (132s)
![Page 20: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/20.jpg)
4 16 64 256 1024 40962022242628303234363840
Spee
d of
loco
mot
ion
(km
/h)
Time tolerated (s)
Essa três zonas resultam do recrutamento diferencial de três sistemas distintos de
liberação de energia
20
![Page 21: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/21.jpg)
Os três sistemas de liberação de energia química são nomeados:
21
Sistema Anaeróbio Imediato
Metabolismo Aeróbio
Sistma Anaeróbio Lático
CrP Glicolítico Oxidativo
(Resp. Mitocondrial)
![Page 22: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/22.jpg)
Os três sistemas de liberação de energia degradam diferentes substratos
22
Metabolismo Anaeróbio Imediato
Metabolismo Aeróbio
Metabolismo Anaeróbio Lático
Estoques endógenos fosfatados (ex. CP)
Carboidratos
Ácidos graxos
Aminoácidos
![Page 23: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/23.jpg)
Diferenças bioenergéticas primordiais entre os três sistemas
São bem distintos em relação:
•Capacidade (total de energia)
•Potência (taxa de transformação de energia)
Anaeróbio Imediato Anaeróbio Lático
Metabolismo Aeróbio
Capacidade
Potência
![Page 24: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/24.jpg)
Questões
1. Quais teorias permitem concluirmos que o gasto energético aumenta durante o exercício em comparação ao repouso?
2. Quais os trabalhos biológicos celulares ocorrem em maior intensidade durante o exercício?
3. Quem é o intermediário energético que sustenta os trabalhos celulares? Qual é a forma de energia contida nele?
4. Quais sistemas energéticos regeneram o ATP?
5. Em um determinado tipo de exercício cíclico, como a corrida, qual é o gasto energético?
6. Qual a relação da intensidade com o recrutamento dos sistemas metabólicos e com a tolerância ao exercício?
![Page 25: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/25.jpg)
Recapitulação final
25
• O exercício pode elevar muito a demanda energética em relação ao basal
• Altas intensidades de esforço (fluxo energético) são toleradas por pouco tempo
• A intensidade de esforço influencia o sistema energético predominantemente recrutado
• O ATP é o intermediário energético e já foi discutido anteriormente que seu ∆G é mutável
![Page 26: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/26.jpg)
Referências
![Page 27: O desafio bioenergético do exercício físico...Alta demanda energética é sustentada por pouco tempo: relação com a bioenergética . Evidências fundamentais do desafio bioenergético](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/6100f46273dce3003f59c21c/html5/thumbnails/27.jpg)
Referências
1. Brooks GA, Fahey TD, Baldwin KM. Exercise physiology: human bioenergetics and its applications. 4o ed. Nova York: McGraw-Hill; 2004. 876 p.
2. Dorel S, Hautier CA, Rambaud O, Rouffet D, Van Praagh E, Lacour J-R, et al. Torque and Power-Velocity Relationships in Cycling: Relevance to Track Sprint Performance in World-Class Cyclists. Int J Sports Med. 2005;26(9):739–46.
3. Mourão-Junior CA, Abramov DM. Biofísica Essencial. Primeira. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 2015. 196 p.
4. Nelson DL, Cox MM. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6o ed. Porto Alegre: Artmed; 2014. 1220 p.
5. Nicholls DG, Ferguson SJ. Bioenergetics 3. 3o ed. Londres: Elsevier; 2002. 297 p.
6. Nickleberry BL, Brooks GA. No effect of cycling experience on leg cycle ergometer efficiency. Med Sci Sports Exerc. 1996;28(11):1396–401
7. Pazin N, Bozic P, Bobana B, Nedeljkovic A, Jaric S. Optimum loading for maximizing muscle power output: the effect of training history. Eur J Appl Physiol. 2011;111(9):2123–30.
8. Swain DP. Energy cost calculations for exercise prescription: an update. Sports Med. 2000;30(1):17–22. 27