aula - bioenergética

26/05/2012

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Universidade Estadual do Sudoeste da BahiaUniversidade Estadual do Sudoeste da BahiaDepartamento de SaúdeDepartamento de Saúde

Disciplina: Fisiologia do ExercícioDisciplina: Fisiologia do Exercício

BIOENERGÉTICABIOENERGÉTICA

Prof. M.S.c Raildo da Silva CoqueiroJequié - 2012

ASPECTOS CONCEITUAISASPECTOS CONCEITUAIS

METABOLISMOMETABOLISMO –– ConjuntoConjunto dede reaçõesreaçõesquímicasquímicas queque ocorreocorre emem todotodo ooorganismoorganismo aa cadacada minutominuto..

AnabolismoAnabolismo:: ViasVias químicasquímicas quequeAnabolismoAnabolismo:: ViasVias químicasquímicas quequeresultamresultam nana síntesesíntese dede moléculasmoléculas;;

CatabolismoCatabolismo:: ViasVias químicasquímicas quequeresultamresultam nana degradaçãodegradação dedemoléculasmoléculas..

Powers & Howley. Manole, 2009

ASPECTOS CONCEITUAISASPECTOS CONCEITUAIS

BIOENERGÉTICABIOENERGÉTICA –– CapacidadeCapacidade dedeconverterconverter nutrientesnutrientes alimentaresalimentares(gorduras,(gorduras, proteínasproteínas ee carboidratos)carboidratos)

ii bi l i tbi l i t tili á ltili á lemem energiaenergia biologicamentebiologicamente utilizávelutilizável..

ProcessoProcesso moduladomodulado porporcatalisadorescatalisadores (enzimas)(enzimas)..


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ESTRUTURA CELULARESTRUTURA CELULAR

ELEMENTOSELEMENTOS DODO CORPOCORPO HUMANOHUMANO

OxigênioOxigênio ((6565%%))

CarbonoCarbono ((1818%%))+ 95%

HidrogênioHidrogênio ((1010%%))

NitrogênioNitrogênio ((33%%))

AdicionaisAdicionais (sódio,(sódio, ferro,ferro, zinco,zinco,potássio,potássio, magnésio,magnésio, cloretocloreto ee cálcio)cálcio)

+ 95%


ESTRUTURA CELULARESTRUTURA CELULAR

ELEMENTOSELEMENTOS DODO CORPOCORPO HUMANOHUMANO

Ligações químicasLigações químicas

Elemento A + Elemento BElemento A + Elemento BElemento A + Elemento BElemento A + Elemento B

Moléculas ou compostosMoléculas ou compostos

ComCom carbonocarbono →→ orgânicosorgânicos

SemSem carbonocarbono →→ inorgânicosinorgânicos


ESTRUTURA CELULARESTRUTURA CELULARFábricaFábrica dosdos compostoscompostos químicosquímicos →→ célulacélula


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ESTRUTURA CELULARESTRUTURA CELULARBiologiaBiologia molecularmolecular ee ciênciaciência dodo exercícioexercício


TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIAENERGIA

DeDe ondeonde éé origináriaoriginária todatoda bioenergiabioenergia terrestre?terrestre?

RespostaResposta:: SolSol

FormasFormas dede energiaenergia:: FormasFormas dede energiaenergia:: ElétricaElétrica

MecânicaMecânica

QuímicaQuímica

EtcEtc..


Todas são intercambiáveis

Ex: Músculo

Energia química → energia mecânica


ReaçõesReações químicasquímicas celularescelulares::

EndergônicasEndergônicas →→ exigemexigem energiaenergia..

ExergônicasExergônicas →→ liberamliberam energiaenergia..

AcopladasAcopladas →→ reaçõesreações endergônicasendergônicas estãoestãoacopladasacopladas asas exergônicasexergônicas (uma(uma desencadeiadesencadeiaaa outra)outra)..


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ReaçãoReação exergônicaexergônica →→ energiaenergia liberadaliberada



ReaçãoReação acopladaacoplada



ReaçõesReações dede óxidaçãoóxidação--reduçãoredução (acopladas)(acopladas)::

OxidaçãoOxidação:: processoprocesso dede remoçãoremoção dede umumelétronelétron dede umum átomoátomo ouou moléculamolécula..

ReduçãoRedução:: adiçãoadição dede umum elétronelétron aa umum átomoátomoouou moléculamolécula..

** ImportanteImportante:: reaçõesreações dede oxidaçãooxidação--reduçãoredução nasnas célulascélulasfrequentementefrequentemente envolvemenvolvem aa transferênciatransferência dede átomosátomosdede hidrogêniohidrogênio aoao invésinvés dede elétronselétrons..


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ReaçõesReações dede óxidoóxido--reduçãoredução (acopladas)(acopladas)::

MoléculasMoléculas importantesimportantes nana transferênciatransferência dedehidrogêniohidrogênio::

NADNAD:: niacinaniacina (vitamina(vitamina BB33))

FADFAD:: riboflavinariboflavina (vitamina(vitamina BB22))



ReaçõesReações dede óxidoóxido--reduçãoredução (acopladas)(acopladas)::



EnzimasEnzimas::

DefiniçãoDefinição:: proteínasproteínas queque atuamatuam comocomocatalisadorescatalisadores dede reaçõesreações químicasquímicascatalisadorescatalisadores dede reaçõesreações químicasquímicas..

** NãoNão fazemfazem comcom queque aa reaçãoreação ocorra,ocorra, masmasregularegula aa taxataxa ouou velocidadevelocidade comcom queque estaesta sesedesenroladesenrola →→ reduzreduz aa energiaenergia dede ativaçãoativação..


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EnzimasEnzimas::



EnzimasEnzimas::

Grandes moléculasFormato tridimensional

Modelo chave e fechadura



EnzimasEnzimas::

ValorValor diagnósticodiagnóstico dada mensuraçãomensuração dadaatividadeatividade enzimáticaenzimática nono sanguesangue::


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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIATRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA

EnzimasEnzimas::

ClassificaçãoClassificação dasdas enzimasenzimas::

1. Oxidorredutases → catalizam reações de óxido-redução;

2. Transferases → catalizam a transferência de elementos de uma moléculapara a outra;

3. Hidrolases → catalizam reações nas quais a clivagem de ligações é3. Hidrolases → catalizam reações nas quais a clivagem de ligações érealizada pela adição de H2O;

4. Liases → catalizam reações nas quais grupos de elementos (ex: H2O, CO2

e NH3) são removidos para formar uma ligação dupla ou são adicionadosa uma ligação dupla existente;

5. Isomerases → catalizam reações que resultam no rearranjo da estruturade moléculas;

6. Ligases → catalizam a formação de ligação entre duas moléculas desubstrato.


TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIATRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA

EnzimasEnzimas::

ClassificaçãoClassificação dasdas enzimasenzimas::



EnzimasEnzimas::

FatoresFatores queque alteramalteram aa atividadeatividade enzimáticaenzimática::

TemperaturaTemperatura

pHpH


PrincipaisPrincipais

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EnzimasEnzimas::




EnzimasEnzimas::



SUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIOSUBSTRATOS PARA O EXERCÍCIO

CarboidratosCarboidratos

GordurasGorduras

ProteínasProteínas


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CARBOIDRATOSCARBOIDRATOS (~(~44 kcal)kcal)

FormasFormas:: Monossacarídeos,Monossacarídeos,dissacarídeosdissacarídeos ee polissacarídeospolissacarídeos;;

GlicogênioGlicogênio:: EstoqueEstoque animalanimal dede glicoseglicose;;

GlicogênóliseGlicogênólise:: DisponibilizaçãoDisponibilização dedeglicoseglicose;;

EstoqueEstoque:: PequenoPequeno..Powers & Howley. Manole, 2009


GORDURASGORDURAS (~(~99 kcal)kcal)

FormasFormas:: ácidosácidos graxos,graxos, triglicerídeos,triglicerídeos,fosfolipídeosfosfolipídeos ee esteróidesesteróides;;

T i li ídT i li íd E tE t ll ddTriglicerídeosTriglicerídeos:: EstoqueEstoque corporalcorporal dedeácidosácidos graxosgraxos;;

LipóliseLipólise:: DisponibilizaçãoDisponibilização dede ácidosácidosgraxosgraxos;;

EstoqueEstoque:: GrandeGrande..Powers & Howley. Manole, 2009


PROTEÍNASPROTEÍNAS (~(~44 kcal)kcal)

AlaninaAlanina GlicoseGlicose (Fígado)(Fígado)AlaninaAlanina GlicoseGlicose (Fígado)(Fígado)

BCAABCAA IntermediáriosIntermediáriosmetabólitosmetabólitos (uso(uso direto)direto)


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FOSFATOS DE ALTA ENERGIA FOSFATOS DE ALTA ENERGIA

ATPATP –– FonteFonte imediataimediata dede energiaenergia

Powers & Howley. Fisiologia do exercício. Manole, 2009

Ligação de alta energia

FOSFATOS DE ALTA ENERGIA FOSFATOS DE ALTA ENERGIA

ATPATP –– DoadorDoador universaluniversal dede energiaenergia


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BIOENERGÉTICABIOENERGÉTICA

ATPATP 33ss dede energiaenergia

SISTEMASSISTEMAS ENERGÉTICOSENERGÉTICOS

UtilizaçãoUtilização dede viasvias

SISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATPSISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATP--CPCP

SISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATPSISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATP--CPCP

ANAERÓBIOANAERÓBIO ALÁTICOALÁTICO

MÁXIMOMÁXIMO 1010 aa 1515ss

ALTÍSSIMAALTÍSSIMA POTÊNCIAPOTÊNCIA EE PEQUENAPEQUENACAPACIDADECAPACIDADE

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SISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATPSISTEMA FOSFAGÊNIO OU ATP--CPCPAA suplementaçãosuplementação dede creatinacreatina melhoramelhora oodesempenhodesempenho nono exercício?exercício?

IngestãoIngestão dede 2020 g/diag/dia porpor 55 diasdias →→ ↑↑ estoquesestoques dedecreatinacreatina muscularmuscular..

-- AtividadeAtividade dede altaalta intensidadeintensidade ee curtacurta duraçãoduração emem laboratóriolaboratórioçç(ciclismo)(ciclismo):: ↑↑ desempenhodesempenho;;

-- CorridaCorrida ee nadonado dede curtacurta duraçãoduração:: ??????

-- SuplementaçãoSuplementação ++ TCRTCR:: ↑↑ forçaforça ee ↑↑ massamassa muscularmuscular;;

-- EfeitosEfeitos colateraiscolaterais:: ??????

-- RiscoRisco aa saúdesaúde:: CurtaCurta duraçãoduração (≤(≤ 88 semanas)semanas) →→ nãonão

LongaLonga duraçãoduração →→ ??????

-- RecomendaçõesRecomendações:: sósó parapara atletasatletas sobsob indicaçãoindicação..


SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBIA SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBIA OU GLICOLÍTICOOU GLICOLÍTICO

Fase de investimento de energia

Triose-fosfato isomerase

Hexocinase

Fosfrutocinase

Fase de geração de energia

Gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase

Fosfoglicerato cinase

Piruvato cinase

Produção:- 2 piruvatos ou 2 lactatos- 2 ATP (glicose) ou 3 ATP (glicogênio)

- 2 NADH


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SISTEMA DA GLICÓLISE SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBICA OU GLICOLÍTICOANAERÓBICA OU GLICOLÍTICO


SISTEMA DA GLICÓLISE SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBIA OU GLICOLÍTICOANAERÓBIA OU GLICOLÍTICO

ANAERÓBIOANAERÓBIO LÁTICOLÁTICO

MÁXIMOMÁXIMO 33minmin

ALTAALTA POTÊNCIAPOTÊNCIA EE MÉDIAMÉDIACAPACIDADECAPACIDADE

PRODUÇÃO AERÓBIAPRODUÇÃO AERÓBIAPRODUÇÃO AERÓBIA PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPDE ATP

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Geração de Acetil-CoA

Oxidação do C


Acetil-CoA

Fosforilação oxidativa

Produção: NADH (2,5 ATP) = 3FADH (1,5 ATP) = 1

+ GTP

PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPPRODUÇÃO AERÓBIA DE ATP




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CONTAGEM DA PRODUÇÃO CONTAGEM DA PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATPAERÓBIA DE ATP

** GlicogênioGlicogênio →→ 3333 ATPATP


EFICIÊNCIA DA EFICIÊNCIA DA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVAFOSFORILAÇÃO OXIDATIVA

11 molmol == 11 gramagrama dede pesopeso molecularmolecular

11 molmol dede ATPATP == 77,,33 kcalkcal

11 molmol dede glicoseglicose == 686686 kcalkcal

Eficiência da respiração = Eficiência da respiração =

32 moles ATP/mol de glicose x 7,3 kcal/mol de ATP32 moles ATP/mol de glicose x 7,3 kcal/mol de ATP

686 kcal/mol de glicose686 kcal/mol de glicose

x 100x 100

RespostaResposta == 3434%%

SISTEMA AERÓBIOSISTEMA AERÓBIO

AERÓBIOAERÓBIO

TEMPOTEMPO ILIMITADOILIMITADOTEMPOTEMPO ILIMITADOILIMITADO

PEQUENAPEQUENA POTÊNCIAPOTÊNCIA EE ALTÍSSIMAALTÍSSIMACAPACIDADECAPACIDADE

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CONTROLE DA BIOENERGÉTICACONTROLE DA BIOENERGÉTICA

RealizadoRealizado porpor enzimasenzimas::

↑ ↑ ssubstrato ubstrato → ↑→ ↑ enzimas enzimas →→ ↑ ↑ reaçõesreações

** AA maioriamaioria dasdas viasvias metabólicasmetabólicas possuipossui umaumaenzimaenzima “limitadora“limitadora dada velocidade”velocidade”..



ComoComo aa enzimaenzima limitadoralimitadora dada velocidadevelocidade ageageparapara controlarcontrolar asas reações?reações?

11.. AsAs enzimasenzimas limitadoraslimitadoras sãosão encontradasencontradas nono inícioinício dedeumauma viavia;;

22.. AA atividadeatividade dasdas enzimasenzimas limitadoraslimitadoras éé reguladaregulada porpormoduladoresmoduladores (substâncias(substâncias queque estimulamestimulam ouou inibem)inibem)..

ControleControle metabólicometabólico::

PrincipalPrincipal inibidorinibidor →→ ATPATP

PrincipaisPrincipais estimuladoresestimuladores →→ ADPADP ee PPii


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CONTROLE DO SISTEMA ATPCONTROLE DO SISTEMA ATP--CPCP


Creatina cinase

CONTROLE DA GLICÓLISECONTROLE DA GLICÓLISE

AMP, ADP, Pi, ↑pH

ATP, CP, citrato, ↓pH

* Enzima importante → Fosforilase

Moduladores: Ca++ e AMP


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CONTROLE DO CICLO DE KREBS E DA CONTROLE DO CICLO DE KREBS E DA CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONSCADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS

ADP, Ca++, NAD

Isocitrato desidrogenase

Citrocomo oxidade


ATP, NADH

ADP, Pi

ATP



INTERAÇÃO ENTRE AS PRODUÇÕES INTERAÇÃO ENTRE AS PRODUÇÕES AERÓBIA/ANAERÓBIA DE ATPAERÓBIA/ANAERÓBIA DE ATP

AA maioriamaioria dasdas atividadesatividades físicasfísicas exigeexige umaumacombinaçãocombinação dede sistemassistemas energéticosenergéticos..

NaNa maioriamaioria dasdas atividadesatividades físicasfísicas existeexiste NaNa maioriamaioria dasdas atividadesatividades físicasfísicas existeexistepredominânciapredominância dede umum sistemasistema sobresobre osos demaisdemais..

IntensidadeIntensidade

DuraçãoDuração


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INTERAÇÃO ENTRE AS PRODUÇÕES INTERAÇÃO ENTRE AS PRODUÇÕES AERÓBICA/ANAERÓBICA DE ATPAERÓBICA/ANAERÓBICA DE ATP


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