Fontes energeticas
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    Fontes energeticas Fontes energeticas Presentation Transcript

    • FONTES ENERGÉTICAS Faculdade de Desporto Universidade do Porto
    • Recordes mundiais corridas 10 8v (m/s) 6 4 2 0 6 10 20 40 100 200 400 1000 2000 4000 10000 t (s)
    • Sistemas energéticosATP/CP - fosfagéniossistema anaeróbio aláctico Glicólisesistema anaeróbio láctico Oxidaçãosistema aeróbio
    • ! O sistema ATP-CP é o principal sistema energético para esforços máximos com uma duração até 30”! A glicólise é o principal sistema energético para esforços de intensidade elevada com uma duração entre 30” e 1’00”! A oxidação é o principal sistema energético para esforços de intensidade média e baixa com uma duração superior a 1’00”
    • 1º sistema energético ATP-CP ! Sistema Anaeróbio Aláctico ! Fontes energéticas imediatas ! Fosfagénios
    • ATPATP + H2O ADP + Pi + 7 kcal/mol
    • Glucose plasmática glicogénio Glucose-1-P HK ATP 10Kcal + ADP, Pi, AMP, pH, NH4+ - ATP, CP, Citrato, H+ PFK Proteínas H d NH3 C COOH NADH R ATPase ATP ADP+Pi shuttle glicerol-fosfato shuttle malato-aspartato Triglicerídeos ATP PK ATP LDH NADH E shuttle do lactato Lactato MCT
    • ATPase ATP ADP+Pi
    • Fosfocreatina CH3 NH H OHOOC CH2 N C N ∼P OH OH ∼ "Gº = -10 kcal
    • CKmitoc Shuttle da creatina fosfatoCKcitop
    • Fontes energéticas imediatas ATP + H2O ATPase ADP + Pi + 7 kcal/mol CP + H2O CK C + Pi + 10 kcal/mol CP + ADP + Pi ATP + C + Pi MK ADP + ADP ATP + AMP
    • Estimativa da energia disponível no sistema ATP-CP ATP CP Concentração muscular - mmol/kg músculo 6 28 - mmol massa musc. total 180 840 Energia útil - kcal/kg músculo 0.06 0.28 - kcal massa musc. total 1.8 8.4
    • Sistemas energéticos Glicólise ! Sistema Anaeróbio Láctico ! Fontes energéticas não oxidativas ! Fontes energéticas glicolíticas
    • Glicogénio muscularcitosol glucose ATP ADP + Pi + 11kcal ác.pirúvico ácido lácticomitocôndria
    • Glicogénio
    • Alterações metabólicas agudas nas fibras 25 tipo II após um teste de Wingate Pré-exercício Pós Exercício 20mmol/kg músculo 15 10 5 0 ATP ADP IMP Esbjornsson-Liljedahl et al. (1999)
    • Alterações metabólicas agudas nas fibras tipo II após um teste de Wingate 550 Pré-exercício 500 Pós Exercício 450mmol/kg músculo 400 350 300 250 200 150 100 50 0 PCr Glicogénio Lactato Esbjornsson-Liljedahl et al. (1999)
    • Alterações metabólicas agudas nas fibras tipo I após um teste de Wingate 26 24 Pré-exercício Pós Exercício 22mmol/kg músculo 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 ATP ADP IMP Esbjornsson-Liljedahl et al. (1999)
    • Alterações metabólicas agudas nas fibras tipo I após um teste de Wingate 450 Pré-exercício 400 Pós Exercíciommol/kg músculo 350 300 250 200 150 100 50 0 PCr Glicogénio Lactato Esbjornsson-Liljedahl et al. (1999)
    • Sistemas energéticos Oxidação Sistema Aeróbio
    • glicogénio Oxidação glucose triglicerídeos piruvato ácidos gordosproteínas ATPaminoácidos ADP + Pi + 11kcal
    • Glicogéniocitosol glucose ATP ADP + Pi + 11kcal ác.pirúvico ácido láctico mitocôndria ATP ADP + Pi + 11kcal CO2+H2O
    • Degradação Total da GLUCOSE C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 36-38 ATP
    • • Processos de activação mais rápidos • Processos de activação mais lentos• Menor consumo relativo de oxigénio • Maior consumo relativo de oxigénio• Catabolismo aeróbio/anaeróbio • Catabolismo exclusivamente oxidativo•Maior produção de ATP por unidade de tempo •Menor produção de ATP por unidade de tempo
    • Contributo dos vários Sistemas Energéticosem função da duração do exercício
    • aeróbio láctico alácticotempo (s)
    • 100m 200m 400m 800m 1500m 90contributo energético (% ) 80 aeróbio 70 60 50 40 30 láctico 20 10 aláctico 0 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 tempo (s)
    • 100m aeróbio80% láctico aláctico 1500m 67% 200m 57% 800m 48% 400m 40% 34% 30% 28% 30% 23% 18%15% 15% 10%5% tempo (s)
    • Treino Treino Treino anaeróbio aeróbio regenerativo400m1500m5000m
    • Potência e Capacidade dos Vários Sistemas Energéticos
    • Fontes energéticas Potência Capacidade Factor limitativo (kcal/min) (kcal disponíveis) CP 36 11 Rápido esgotamento reservasGlicólise 16 15 Acumulação de ácido lácticoOxidação 10 2000 Capacidade transporte de O2
    • Potência dos principais sistemas energéticos 140 mmol ATP. Kg-1 wet wt min-1 120 100 80 60 40 20 0 PCr Glicólise Oxid. Oxid. FFA CHO Sahlin (1996). In: Physiology and Pathophysiology of Exercise Tolerance
    • Capacidade dos principais sistemas energéticos Ilimitado 100 90 80 Mol ATP 70 60 50 40 30 20 10 0 PCr Glicólise Oxid. Oxid. FFA CHO Sahlin (1996). In: Physiology and Pathophysiology of Exercise Tolerance
    • Estimativa da energia disponível nos principais reservatórios Glicogénio muscular 2.000 kcal Glicogénio hepático 280 kcal TG tecido adiposo 141.000 kcal Proteínas corporais 24.000 kcal
    • Oxidação dos lípidos e dos hidratos de carbono em função da intensidade de exercício
    • #Como comparar indivíduos com níveis diferenciados de resistência aeróbia? Utilizando intensidades relativas de exercício, de forma a conseguir induzir estímulos fisiológicos semelhantes em indivíduos com performances distintas.! E como é possível determinar intensidades relativas de exercício? Avaliando a condição aeróbia dos sujeitos com base em parâmetros fisiológicos específicos, deste modo é possível encontrar faixas de intensidade submáximas semelhantes para indivíduos distintos.! Que parâmetros fisiológicos utilizar? Os parâmetros aeróbios habitualmente mais utilizados são o VO2max e o Limiar Anaeróbio
    • VO2max Limiar Anaeróbio• Teste máximo • Teste sub-máximo• Prolonga-se até exaustão • Interrompe-se às 4mmol/l lactato• Medição do consumo O 2 • Medição da lactatemia• Teste contínuo incremental • Teste intermitente com 4 patamares• Equipamento dispendioso • Equipamento pouco dispendioso• Pouco utilizado no controlo treino • Muito utilizado no controlo treino• Pouca transferibilidade dados • Grande transferibilidade dados• Correlações elevadas com • Correlações elevadas com resistênciaresistência curta duração (3’-10’) média (10’-30’) e longa duração (>30’)
    • VO2max
    • VO2maxRepresenta a taxa mais elevada de captação e utilização do O2 peloorganismo durante exercício intenso
    • VO2 = Q x dif. (art.-ven.) O2VO2 exerc. = 30l/min x 0.15l O2 = 4.5 l O2 /min 80Kg 60Kg VO2 max absol. 4.5 lO /min 2 4.5 lO /min 2 VO2 max rel. 56 mlO /min/Kg 75 mlO /min/Kg 2 2
    • Limiar anaeróbio 8 remoção 7 produção • Intensidade máxima de exercício em que se verifica um equilíbriolactato (mmol/l) 6 5 entre a produção e a remoção de ácido láctico 4 3 • Momento a partir do qual ocorre 2 a transição do metabolismo puramente oxidativo para o 1 parcialmente anaeróbio 0 carga
    • 12 12 MaxLass 10 10 4.4m/s • Intensidade máxima delactato (mmol/l) 88 4.3m/s exercício em que verifica 66 um steady-state do lactato 4.2m/s 44 4.1m/s sanguíneo 4.0m/s 2 2 0 0 7 Limiar aeróbio-anaeróbio Rep. Rep 5’ 5 10’ 10 15’ 15 20 20’ 25’ 25 30 tempo (min) 6 5 lactato (mmol/l) 4 • Carga a partir da qual se 3 verifica um aumento 2 progressivo na acumulação 1 de ácido láctico 0 Rep. 4,6 5 5,4 5,8 velocidade corrida (m/s)
    • Quociente Respiratório QR = VCO2/VO2Substrato Kcal/lO2 QR Kcal/gGlúcidos 5.05 1.00 4.2 Lípidos 4.70 0.70 9.5Proteínas 4.50 0.80 4.2
    • Calorimetria indirecta• Toda a energia produzida peloorganismo acaba por depender dautilização do O2 Geralmente utiliza- se o valor de:• 4,82kcal/lO $ quando uma 2 5 kcal/lO2mistura de CH, Lípidos e Proteínassão consumidos• Ocorrem variações consoante amistura
    • Calorimetria indirectaDiferentes composições Diferentes químicas dos equivalentesHC, Lípidos e Proteínas energéticos por litro/O2Diferentes Quocientes Diferente Respiratórios (QR) relação: CO2/O2
    • Quociente Respiratório HCC6 H12 O6 + 6O2 $ 6CO2 + 6H2O QR = 6 CO2 / 6 O2 = 1,0 Lípidos QR = 16 CO2 / 23 O2 = 0,7 Proteínas QR = 63 CO2 / 77 O2 = 0,8
    • Avaliação do gasto energético da actividade física por calorimetria indirectaPode ser calculado se se verificarem osseguintes pressupostos:• se o esforço for sub-máximo e Unidades habituais:constante• se todo ATP for produzido através da KJ / minrespiração celular• se a intensidade de exercício for Kcal/mininferior ao limiar anaeróbio• se o Quociente Respiratório for <1• se o VO conseguir estabilizar (3min) 2
    • Cálculo do gasto energético por calorimetria indirectaProblema 1 Numa corrida submáxima com 30min de duração são consumidos, em termos médios, 4lO2/min e produzidos 3,5lCO2/min1. Calcule a energia dispendida nessa actividade2. Calcule a % de energia produzida à custa dos HC e dos Lípidos3. Calcule as gramas de HC utilizados4. Calcule as gramas de Lípidos utilizados
    • Cálculo do gasto energético por calorimetria indirectaResposta 11. QR ? QR = 3,5 /4 = 0,88 Ver tabela $ equiv. Energético para 1 L O2= 4,89 kcal Totalidade de O2 consumido=30 x 4 = 120 L 120 x 4,89 = 586,8 kcal2. Ver tabela $ % de CH e % de Lípidos: CH$ 60,8% = 357 kcal Líp $ 39,2% = 230 kcal3 e 4. Gramas CH = 120 x 0,705 = 84,6 g Líp = 120 x 0,213 = 24,4 g
    • Cálculo do gasto energético por calorimetria indirectaProblema 2Atleta A gasta em média 45 ml/kg/min; v=12km/h; 60kg de pesoAtleta B gasta em média 40 ml/kg/min; v=12km/h; 75kg de peso1. Num mesmo treino de 30 min, em percurso plano e a velocidade estabilizada, qual dispendeu mais energia?2. Quantas Kcal gasta por minuto?3. Quantas Kcal gasta por cada km percorrido?
    • Cálculo do gasto energético por calorimetria indirectaResposta 1.Atleta AVO2 total: [(60 x 45) x 30] : 1000 =81 L; 81 x 5 = 405KcalAtleta BVO2 total: [(75 x 40) x 30] : 1000 =90 L; 90 x 5 = 450 KcalRespostas 2 e 3.Atleta A405 / 30 = 13,5 kcal /min; 405 / 5 = 82 Kcal /kmAtleta B450 /30 = 15 Kcal /min; 450 / 5 = 90 Kcal /km
    • Durante o exercício de baixaintensidade (20-30%VO2max) osag plasmáticos correspondem àtotalidade dos lípidos oxidados. (Holloszy et al. 1998)
    • As taxas máximas de oxidação dos ag plasmáticos são obtidos a baixasintensidades de exercício (~40%VO2max) . (Holloszy et al. 1998)
    • Durante o exercício moderado eintenso (55-85% VO2max) são oxidadas quantidadessemelhantes de ag plasmáticos e tg musculares. (Holloszy et al. 1998)
    • Durante o exercício exaustivo (>90’) de intensidade moderada (55-75% VO2max) ocorre um declíneo progressivo na energia derivada doglicogénio muscular e um incremento na oxidação dos ag plasmáticos. (Holloszy et al. 1998)
    • No músculo em repouso pouco glicogénio é catabolizado, estando a taxa de glicólise dependente da captação de glucose plasmática pelo músculo .No entanto, durante o exercício, a glicogenólise é fortemente estimulada, passando a ser o glicogénio o principal precursor da glicólise.Por exemplo, durante o exercício em steady-state a 65%VO2max a quebra de glicogénio pode exceder 4-5 vezes a captação de glucose plasmática. (Brooks 2000)
    • Contributo relativo dos lípidos e hidratos de carbono em função da intensidade de exercíciokcal.kg-1.min 180 160 140 AG plasmáticos 120 TG musculares 100 Glucose plasmática 80 60 Glicogénio muscular 40 20 0 25% 65% 85% %VO2max (Romijn et al. 1993)
    • Contributo relativo dos lípidos e hidratos de carbono em função da intensidade de exercíciokcal.kg-1.min 300 250 AG plasmáticos 200 TG musculares 150 Glucose plasmática 100 Glicogénio muscular 50 0 25% 65% 85% %VO2max (Romijn et al. 1993)
    • Contributo relativo dos lípidos e hidratos de carbono em função da intensidade de exercíciokcal.kg-1.min 300 250 200 Lípidos 150 Hidratos Carbono 100 50 0 25% 65% 85% %VO2max (Romijn et al. 1993)
    • % Durante o exercício intenso (85%VO2max) a oxidação lipídica total é semelhante à que ocorre a 25%VO2max.% A 85%VO2max a utilização dos ag plasmáticos tende a diminuir devido à diminuição dos seus níveis circulantes. (Holloszy et al. 1998)
    • Oxidação lipídica e de HCdurante o exercício submáximo (Holloszy et al. 1998)
    • ! Dados de investigações recentesrelativas à produção de energia no músculo esquelético a partir dos vários sistemas energéticos
    • ! Presentemente, tanto a técnica de biópsia muscular como o método do défice de oxigénio constituem a melhor forma de avaliação da produção de energia anaeróbia durante o exercício intenso (Gastin 2001)! Lamb (1995) estimou que os halterofilistas de classe mundial podem produzir, de forma quase instantânea, potências 10 a 20 vezes superiores às requeridas para atingir o VO2max! Também os sprinters podem atingir potências 3 a 5 vezes superiores às requeridas para atingir o VO2max, no entanto revelam-se incapazes de manter potências tão elevadas (Gastin 2001)
    • ! A taxa de degradação da CP atinge o seu máximo imediatamente após o início da contracção muscular e começa a declinar após apenas 1.3s (Maughan et al. 1997)! Por outro lado, a produção de ATP na glicólise só atinge a taxa máxima após 5s e pode ser mantida a esse nível durante vários segundos (Maughan et al. 1997)! As concentrações de repouso de ATP e CP no músculo esquelético são de aproximadamente 25 e 70-80mmol/Kg de massa magra (Spriet 1995, Maughan 1997) e não parecem ser significativamente afectadas pelo nível de treino do sujeito (Saltin e Gollnick 1983)
    • ! A deplecção total de ATP não ocorre mesmo em condições de exercício extremas, apesar de terem sido descritas diminuições do ATP muscular de 30-40% (Bangsbo et al. 1990, Jacobs et al. 1982)! Em contraste, é possível verificar-se uma deplecção quase completa das reservas de CP (Hultman et al. 1990, Bogdanis et al. 1995)! A energia derivada das reservas de ATP e CP, considerada a componente aláctica, pode contribuir com 20-30% da energia anaeróbia libertada durante o exercício intenso exaustivo com 2 a 3 min de duração (Saltin 1990, Bangsbo et al. 1990)
    • ! O contributo energético do sistema ATP-CP é máximo durante os primeiros 2s de exercício máximo! Aproximadamente 75-85% do declíneo da CP ocorre nos primeiros 10s! Ocorre muito pouca ressíntese do ATP a partir da CP após 20s de exercício de intensidade máxima (Lakomy 2000, Maughan et al. 1997)
    • ! A produção de ATP na glicólise só atinge a taxa máxima após 5s e pode ser mantida a esse nível durante vários segundos (Maughan et al. 1997)! Durante o exercício máximo, a taxa da glicólise pode ser incrementada até 100 vezes relativamente ao valor de repouso (Newsholme e Start 1973), embora esta taxa não possa ser mantida! A diminuição gradual do pH vai provocar uma diminuição progressiva da actividade das enzimas glicolíticas, particularmente da fosforilase e da PFK, resultando numa taxa reduzida de ressíntese do ATP (Hermansen 1981)
    • ! A duração do exercício de intensidade máxima em que o contributo dos sistemas energéticos aeróbios e anaeróbios é semelhante parece situar-se entre 1 e 2 min, mais provavelmente em torno dos 75s! A visão tradicional de que o sistema energético aeróbio desempenha um papel insignificante durante o exercício de alta intensidade precisa de uma reformulação urgente! Com efeito os processos aeróbios contribuem de forma significativa para a produção de energia mesmo em esforços máximos tão curtos como 30s (Gastin P., Sports Med., 2001)
    • ! É actualmente evidente que os 3 sistemas energéticos contribuem para a produção de energia durante o sprinting, isto mesmo durante sprints curtos de 6s (Gastin 2001)! Durante 10 sprints de 6s observou-se um declíneo de 27% na potência (entre o 1º e o 10º sprint). No entanto, foi registado um declíneo de 64% na utilização de ATP anaeróbio devido à inibição quase completa da glicólise até ao 10º sprint (Gaitanos et al. 1993)! Deste modo, foi reconhecido que o metabolismo aeróbio pode dar um contributo energético significativo mesmo durante os sprints (Nevill et al. 1996)