Aula 2 - Bioenergetica - Fisiologia do exercício

Felipe P Carpes [email_address] www.ufsm.br/gepec/fisioex Bioenergética

Objetivos de aprendizado  Listar e discutir os nutrientes utilizados como substratos durante o exercício  Descrever o esquema geral utilizado para regular as vias metabólicas envolvidas na bioenergética

Discutir a interação entre a produção aeróbica e a anaeróbica de ATP durante o exercício

Indentificar rotas metabólicas predominantes durantes exercícios físicos

Visualizar os conceitos em exemplos aplicados ao exercício

Bioenergética Reações químicas ocorrem em todo o organismo, a todo tempo metabolismo síntese (anabolismo) e a degradação (catabolismo) de moléculas Energia para as células vias metabólicas

Bioenergética

Vias metabólicas

Convertem nutrientes alimentares em energia utilizável

BIOENERGÉTICA

Bioenergética Processo metabólico pelo qual as células utilizam a energia necessária obtida pela conversão de nutrientes alimentares (gorduras, proteínas, CHO) em uma forma de energia biologicamente utilizável.

Atividade Física

Qualquer movimento do corpo produzido pela musculatura esquelética, gerando gasto energético.

Exercício

Atividade física com o objetivo de melhorar algum componente da condição física.

Bioenergética

No exercício

células musculares esqueléticas

para manter a contração

continua extração de energia dos nutrientes

especialmente em endurance

fonte de energia contínua (!?!?)

trabalho celular + substrato

Bioenergética A célula, unidade funcional do organismo, é organizada para sintetizar uma grande quantidade de compostos necessários para a função celular normal três partes principais membrana celular núcleo citoplasma

Energia para a atividade celular  Os nutrientes são quebrados via catabolismo para serem usados pelas células.  A energia é transferida dos alimentos e transformada em ATP via fosforilização.  ATP é um composto altamente energético para armazenamento e conservação de energia.

Resumo Toda energia terrestre provém do sol. Os vegetais utilizam esse energia para realizar reações químicas e formar CHO. Os animais consomem vegetais e outros animais para obter a energia necessária para a manutenção das atividades celulares. A velocidade das reações químicas celulares é regulada pelas enzimas que servem como catalisadores para essas reações. Fatores regulando a atividade enzimática envolvem o pH e temperatura (pH ácido diminui; temperatura aumenta).

Quilocaloria  A energia nos sistemas biológicos é medida em quilocalorias.

1 quilocaloria é a quantidade de energia térmica necessária para elevar 1 kg de água de 1°C a 15 °C.

1 palito de fosforo ---- 0,5 kcal

1 grama de CHO ---- 4 kcal

1 grama Gordura ---- 9 kcal

1 grama de Proteinas ---- 4,1 kcal

Fontes energéticas  Em repouso, o corpo usa carboidrato e gordura como energia.  As proteínas proporcionam pouca energia para a atividade celular, mas servem como tijolos de construção para os tecidos corporais.  Durante a atividade muscular de moderada a intensa, o corpo conta principalmente com os carboidratos como combustível.

Carboidratos  Prontamente disponíveis (se incluídos na dieta) e facilmente metabolizados pelos músculos  Ao serem ingeridos, são levados para os músculos e fígado e convertidos em glicose  O glicogênio armazenado no fígado é convertido novamente em glicose quando necessário e transportado pelo sangue para os músculos para formar ATP  Carbono, Hidrogênio e Oxigênio (CHO)

Gorduras  Proporcionam energia substancial durante atividades prolongadas e de baixa intensidade  Os estoques corporais de gordura são maiores do que as reservas de carboidrato  Menos acessível ao metabolismo porque precisa ser reduzido a glicerol e Ácidos Graxos Livres (AGL)  Apenas sob a forma de AGL as gorduras podem ser usadas para produzir ATP  Existe um tipo de gordura não utilizado no exercício, a gordura esterol. Exemplo: colesterol

Proteínas  Podem ser usada como fonte de energia se convertida a glicose via gliconeogênese  Podem gerar AGL durante o jejum através da lipogênese  Apenas as unidades básicas de proteína – aminoácidos – podem ser usadas para produzir energia

AÇÃO DAS ENZIMAS

ENZIMAS

Catalisadores protéicos altamente específicos que facilitam a interação de substâncias, resultando em uma grande aceleração no ritmo de uma reação química.

ATPase

ATP-ADP

Glicogênio fosforilase

Glicogênio em glicose

Molécula da enzima Complexo enzima-substrato Molécula dos produtos Molécula inalterada da enzima Molécula do substrato

Resumo A energia consumida pelo nosso corpo é obtida de CHO, gorduras e proteínas, tanto no repouso quanto no exercício. No exercício, os combustíveis principais são gorduras e CHO; proteínas contribuem relativamente pouco. A glicose é armazenada nas células animais sob a forma de glicogênio. Os ácidos graxos são a principal forma de gordura utilizada como fonte energética, sendo armazenados como triglicirídeos nos músculos e células adiposas.

1. Sistema ATP-PCr (sistema dos fosfagênios) 2. Sistema Glicolítico 3. Sistema Oxidativo Bioenergética - Produção de ATP

UMA MOLÉCULA DE ATP

Sistema ATP-PCr  Este sistema pode prevenir a depleção de energia formando mais ATP.  Este processo é anaeróbico - pode ocorrer sem O 2 .  1 mol de ATP é produzido a partir de 1 mol de fosfocreatina (PCr).

ATP E PCr DURANTE UM SPRINT Exaustão % dos valores de repouso Tempo (s)

As ações combinadas dos sistemas ATP-PCr e glicolítico permitem aos músculos gerar força na ausência do O 2 ; assim estes 2 sistemas são os maiores produtores de energia durante os primeiros minutos de um exercício de alta intensidade. Você sabia…?

Resumo A fonte imediata de energia para a contração muscular é o fosfato de alta energia ATP. A ATP é degradada pela ação da ATPase ATPase ATP  ADP + Pi + Energia A formação de ATP sem o uso de O 2 é denominada metabolismo anaeróbico

O Sistema Oxidativo  Requer oxigênio para transformar nutrientes em energia  Produz ATP nas mitocôndrias das células  Pode produzir muito mais energia (ATP) do que o sistema anaeróbico  É o principal sistema de produção de energia em eventos de endurance

Como o organismo trabalha para disponibilizar a energia advinda desses nutrientes

1. Glicólise aeróbica 2. Ciclo de Krebs 3. Cadeia de transporte de elétrons Produção Oxidativa de ATP

Oxidação das gorduras  Lipólise é a quebra de triglicerídeos em glicerol e 3 AGL.  Os AGL viajam no sangue até as fibras musculares e são quebrados por enzimas nas mitocôndrias em ácidos acéticos os quais são convertidos em Acetil CoA .  A Acetil CoA entra no ciclo de Krebs e na cadeia de transporte de elétrons.  A oxidação das gorduras requer mais oxigênio e produz mais energia do que a oxidação dos carboidratos.

Metabolismo das Proteínas  O corpo usa pouca proteína durante o repouso e o exercício (menos do que 5% a 10%).

Alguns aminoácidos podem ser convertidos em glicose.

Gliconeogênese

 O nitrogênio dos aminoácidos (o qual não pode ser oxidado) torna o rendimento das proteínas dificíl de ser determinado.

Glicogênio Aminoácidos Proteínas Gorduras Carboidratos Ciclo de Krebs Glicólise Aeróbia Ácido Láctico Membrana Celular Beta oxidação CO 2 + H 2 O O 2 O 2 não é necessário Alta produção de ATP Glicólise Anaeróbia Sem O 2 Baixa produção de ATP Ácidos Graxos Ácido Pirúvico Glicose-6-P Corrente Sangüínea Alanina

Efeitos de diferentes manipulações de nutrientes sobre o desempenho

Contribuição da Produção Aeróbia/Anaeróbia de ATP

Ingestão de carboidratos pré-exercício

Ingestão de bebidas a cada 15 min e potência produzida

CONTRIBUIÇÃO DAS GORGURAS

Dispêndio de Energia x % VO 2

Treinado x Não Treinado

Percentual de fibras de contração lenta

Bergstrom et al, 1967

Referências Fox et al., Bases fisiológicas da educação física. 4.ed. Guanabara Koogan, 1991. Powers, Howley. Fisiologia do exercício. 3.ed. 2000 Bergstrom et al, Acta Physiol Scand 71:140, 1967