CIÊNCIAS DA SAÚDE

BIOQUÍMICA

Faculdade de

Medicina de Lisboa

SUMÁRIO:

1. Apresentação

2. Divisão em grupos de trabalho

3. Funcionamento das aulas TP ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1ª aula: Metabolismo energético do músculo

2ª aula: Glícidos

3ª aula: Lípidos

4ª aula: Catabolismo proteico e metabolismo do etanol

5ª aula: Hormonas

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BIOQUÍMICA

1ª Aula Teórico-Prática – METABOLISMO ENERGÉTICO DO MÚSCULO

Sumário:

1. Classificação do tecido muscular: Músculo Cardíaco, esquelético e liso;

2. Sarcómero como unidade funcional do músculo;

3. Mecanismo bioquímico de contracção e relaxamento do m. esquelético;

4. Exercício aeróbio e anaeróbio; Exemplos;

5. Metabolismo energético e tipos de fibras musculares utilizadas em ambos

os tipos de exercício;

6. Treino aeróbio e anaeróbio e adaptações metabólicas musculares

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BIOQUÍMICA

1. Que tipos de tecido muscular conhece e quais as

características que os distinguem?

Classificação do tecido muscular:

Músculo estriado esquelético

Organização:

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2. O que representa o sarcómero?

Músculo estriado esquelético

Organização: Sarcómero – Unidade funcional

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3. Explique o mecanismo bioquímico da

contracção e relaxamento do músculo

esquelético.

Músculo estriado esquelético

Formação de ATP:

• Transporte de glicose

estimulada pela contracção:

- Translocação de GLUT 4

. Proteina cinase AMP activada

. Outros sinais: cálcio, ác. Nitrico, bradicinina

Músculo estriado esquelético

Reserva de ATP:

Músculo estriado esquelético

Contracção muscular: Modelo dos filamentos deslizantes

Miosina

Músculo estriado esquelético

Contracção muscular: Modelo dos filamentos deslizantes

Fase de relaxamento: a cabeça da miosina hidrolisa o ATP

em ADP e Pi (complexo ADP-Pi-Miosina - conformação de

alta energia).

Estimulação da contracção musc. (Interacção entre Ca2+, troponina,

tropomiosina e actina): a actina fica acessível para se ligar à cabeça da

miosina -» complexo actina-miosina-ADP-Pi.

Libertação do Pi -» Inicio da contracção

Libertação do ADP -» Alteração conformacional da cabeça da miosina em

relação à sua cauda, movendo a actina cerca de 10 nm em direcção ao

centro do sarcómero na contracção

(complexo actina-miosina:

- conformação de baixa energia ).

Músculo estriado esquelético

Nova fase de relaxamento, e inicio de novo ciclo com hidrólise de

ATP.

Miosina

Músculo liso

Papel da calmodulina

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4. Caracterize bioquimicamente exercício aeróbio e

anaeróbio no que respeita ao substracto

energético e ao tipo de fibra muscular.

Tipos de Exercício

• Duração e intensidade do exercício

• Metabolismo / Forma de obtenção de energia

• Exercício aeróbico:

- Longa duração e intensidade baixa/moderada

• Exercício anaeróbico:

- Curta duração e grande intensidade

Tipos de Exercício

Exercício anaeróbio

Exercício aeróbio

• curta duração

• rápida geração de energia

• fosfocreatina e glicogénio musculares

• fibras tipo II

• longa duração

• tecido adiposo e glicogénio hepático

• fibras tipo I

Exercício aeróbico

Exercício anaeróbico

Exercício aeróbico

Exercício aeróbico

Exercício aeróbico

Exercício anaeróbico

Exercício aeróbico

História:

• Kenneth H. Cooper, M.D.(fisiologista do exercício) e Coronel

Pauline Potts (fisioterapeuta) – Força Aérea

• Medição da capacidade de utilizar oxigénio

• 1968: Publicação do livro “Aerobics”, numa altura de aumento

do sedentarismo e inactividade da população em geral

-» Best-Seller

Exercício aeróbico

Resumo:

• Longa duração

• Fontes de energia: - Tecido adiposo

- Glicogénio hepático

• Fibras musculares tipo I

Exercício anaeróbico

Resumo:

• Curta duração

• Rápida geração de energia

• Fontes de energia: - Fosfocreatina e

- Glicogénio muscular

• Fibras musculares tipo II

Tipos de exercício

Muitas formas de exercício consistem numa combinação entre

exercício aeróbico e anaeróbico:

Ténis

Futebol

Servir - muita energia

Correr no court - resistência

Rematar - muita energia

Correr 90 min - resistência

Tipos de exercício

Ténis - Individual / Pares

Golf

Tipos de exercício

Nas corridas, há medida que a distância a percorrer

aumenta, o componente aeróbico ganha maior impotância.

Tipos de exercício

A característica do exercício aeróbio é que pode ser sustido

por longos períodos de tempo

Irão utilizar-se as outras reservas em detrimento das que estão no

músculo, para que não se formem produtos parcialmente oxidados,

como o ácido láctico

Exercício aeróbico

Produtos totalmente oxidados

1 molécula glicose 38 ATP

Exercício anaeróbico

Produtos parcialmente oxidados

2 móléculas de lactato 3 ATP

Fibras musculares do Tipo I Fibras musculares do tipo II

Músculo estriado esquelético

Tipos de Fibras:

Tipo I: Fibras vermelhas (aeróbias)

• Grande conteúdo em mioglobina

• Grande densidade de capilares

• Muitas mitocôndrias

• Energia é proveniente da fosforilação oxidativa

• Contracção lenta e contínua: Exercício de baixa intensidade

Músculo estriado esquelético

Tipos de Fibras:

Tipo II: Fibras brancas (anaeróbias)

• Baixo conteúdo em mioglobina

• Baixa densidade de capilares

• Poucas mitocôndrias

• Energia é proveniente da glicólise anaeróbia

• Contracção rápida mas com menor resistência ao esforço prolongado

Músculo estriado esquelético

Tipos de Fibras:

Tipo II: Fibras brancas (anaeróbias)

Músculo estriado esquelético

Características dos tipos de fibras:

Propriedade Tipo I (vermelhas) Tipo II (brancas)

Velocidade de contracção Lenta Rápida

Conteúdo em mioglobina Alto Baixo

Densidade de capilares Alta Baixa

Actividade da ATPase Baixa Alta

Actividade enzimática mitocondrial Alta Baixa

Glicogenólise Baixa Alta

Conteúdo em glicogénio Alto

Conteúdo em triacilglicerois Alto Baixo

Actividade da lipoproteína lipase Alta Baixa

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5. Descreva a adaptação metabólica ao exercício

de longa duração.

Adaptação metabólica durante o exercício

aeróbico

Os principais combustíveis do exercício aeróbico

variam de acordo com a intensidade e a duração do

exercício

No início predomina o consumo de hidratos de carbono (reservas de

glicogénio do músculo e fígado). Assim que estas se esgotam, o

catabolismo lipídico (ácidos gordos provenientes do triacilglicerol do

tecido adiposo) vai-se tornando cada vez mais importante.

A manutenção de um poder aeróbico máximo requer que os glícidos

e os lipidos sejam totalmente oxidados.

Adaptação metab. durante o exercício aeróbico

Quanto maior concentração de glicogénio inicial, mais longa é a

capacidade de suportar o exercício.

O tempo máximo suportado por

exercício aeróbico vai depender

das reservas iniciais: quanto

mais reservas de glicogénio no

fígado e músculo esquelético,

maior a capacidade de

resistência

Estudo feito a atletas com diferentes dietas

Metabolismo Glicídico durante o ex. aeróbico

• O fígado armazena cerca de 100g de glicogénio

• O músculo armazena cerca de 300-400g de glicogénio

Conseguem manter o fornecimento de ATP

por mais de 2h

Glicogenólise-» importante fonte de energia para o músculo

durante o exercício aeróbico

Capacidade de

oxidação:

2,5g/min

O glicogénio é uma molécula hidratada, cuja degradação conduz à

libertação de H2O (Mobilização das reservas: estimulação neuronal

do músculo e diminuição dos níveis de insulina, ou seja, da razão

glicagina/ insulina)

300g de glicogénio 1L de água

As reservas de glicogénio podem ser aumentadas

Dieta rica em hidratos de carbono:

• Aumento da expressão de GLUT-4

• Activação da glicogénio sintase

Metabolismo Glicídico durante o ex. aeróbico

• A

Sistema nervoso durante o exercício aeróbico

Sistema nervoso somático:

Sistema nervoso simpático:

Estimula a contração dos músculos

apropriados e coordena a quebra do

glicogénio

Conduz à secreção de adrenalina pela medula

supra-renal, proporcionando as mudanças

necessárias no sistema cardiovascular e a

mobilização das reservas de glicogénio e

triacilgliceróis.

Sistema nervoso e cardiovascular durante o

exercício aeróbico

Durante o exercício verifica-se um aumento do débito cardíaco e da

distribuição de sangue para o músculo esquelético

Alterações hormonais durante o exercício

aeróbico

↑ hormona do crescimento

↑ cortisol

↓ insulina

↑ glicagina

Aumentam nos

primeiros 30min a 1h.

Estimulam a

gliconeogénese

inibição da sua secreção pelo

pâncreas pela adrenalina (SNS)

Apenas em exercício

muito prolongado

↑ hormona do crescimento, ↑ cortisol e ↑ glicagina resposta típica ao

stress

Coordenação entre sistema nervoso somático

e simpático durante o exercício aeróbico

Metabolismo Lipídico durante o exercício aeróbio:

Origem dos AG

TAG armazenados no tecido

adiposo

TAG armazenados no

próprio músculo

Epinefrina

Insulina

GH

Cortisol

Favorece a lipólise

Após 2h

Acetil-CoA

Malonil-CoA

Actividade da carnitina

palmitoil transferase I

β-oxidação

Metabolismo Lipídico durante o exercício aeróbio:

Vantagens do treino aeróbico

Estruturais:

• densidade capilar

• número e tamanho de mitocôndrias

• concentração de mioglobina

Metabólicas:

• expressão de GLUT-4

• sensibilidade à insulina

• actividade das enzimas: do ciclo de Krebs, da β oxidação,lipoproteina lipase,

glicogénio sintase

Vantagens do treino aeróbico

Exemplo: número e tamanho de mitocôndrias

As alts. na utilização de substratos acompanham temporal/ os aumentos

da activ. Enzimática mitocondrial

As alts.iniciais (5-7 dias) na utilização de substratos estão sobretudo

relacionadas com a redução da resposta hormonal simpática.

50% das alterações mitocondriais

podem ser perdidas após 1 mês sem

treinos

From: Maughan R., Gleeson M, Greenhaff P (1997)

Biocehmistry of Exercise and Training. Oxford:

Oxford University Press pp.195

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6. Caracterize a resposta metabólica muscular ao

exercício anaeróbico.

Resposta metabólica muscular durante exercício

anaeróbico

Regulação coordenada da glicogenólise e da contracção pelo

Ca2+ no músculo esquelético

Regulação metabólica durante exercício anaeróbico

Exercício intenso

Glicólise anaeróbia

Ácido láctico

↓ pH no músculo

Fadiga e ↓ força de contracção

• ↓ interacção entre a miosina e actina

• ↓ adesão do Ca2+ à troponina

• Efeitos na enzima fosfofrutocinase (inibida)

Regulação metabólica durante exercício anaeróbico

Regulação Alóstérica da Fosfofrutocinase

Activadores Inibidores

AMP ATP

Pi Citrato

Frutose 1,6-bifosfato Fosfocreatina

Frutose 6-fosfato

NH3

Regulação metabólica durante exercício anaeróbico

Ciclos de substrato

PFK – fosfofrutocinase

FBPase – frutose 1,6-bifosfatase

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Faculdade de

Medicina de Lisboa

2ª Aula Teórico-Prática – GLÍCIDOS

Sumário:

1. Revisão das principais vias metab. da glicose e sua regulação: glicólise,

glicogénese, gliconeogenese e glicogenólise; Ciclo de Krebs e fosf. oxidativa;

2. Relação entre as variações de glicemia ao longo do dia e os níveis de

insulina;

3. Homeostasia da glicemia nas diferentes fases do jejum e no pós-prandial:

Vias metabólicas e hormonas implicadas;

4. Metabolismo eritrocitário dependente da glicose: Transportadores de

glicose, glicólise anaeróbia e via das fosfopentoses;

5. Síntese/secreção de insulina e sua acção metab.; papel antag. da glicagina;

6. Favismo / Deficiência da glicose 6-fosfato desidrogenase.