fisiologia do exercício_parte 2

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Fisiologia do Exerccio

Fernando Ribeiro

[email protected]

2. Fisiologia do Exerccio_parte 1.pptx

Objectivos da Aula

Introduzir ou Rever conceitos gerais de bioenergtica

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Bioenergtica

Definies

Bioenergtica

processo metablico celular capaz de converter nutrientes alimentares (gorduras, hidratos de carbono e protenas)

Metabolismo

definido como o total de reaces celulares que ocorrem no corpo

inclui a sntese e degradao de molculas

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Transformao biolgica da energia

Reaces qumicas celulares

Reaces endergnicas envolvem o consumo de energia

Reaces exergnicas reaces que libertam energia

como resultado do processo qumico


Reaces qumicas celulares

Reaces acopladas reaces ligadas, com a libertao de

energia de uma a ser utilizada para desencadear uma segunda reaco

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Reaces de oxidao-reduo

a oxidao e a reduo so processos qumicos complementares

envolvem a perda de electres por um dos reagentes (oxidao) e o correspondente ganho de electres por outro reagente (reduo)

a espcie qumica que perde electres oxidada e actua como agente redutor (dador eletres) e a espcie qumica que aceita electres reduzida e actua como agente oxidante (receptor de electres)

relembrar: na clula estas reaces envolvem frequentemente o hidrognio em vez de electres livres


Reaces de oxidao-reduo

nicotamida adenina dinucleotdeo derivada da vitamina niacina (vitamina B3)

forma oxidada NAD

forma reduzida NADH

flavina adenina dinucleotdeo derivada da vitamina riboflavina (vitamina B2)

forma oxidada NAD

forma reduzida NADH

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Enzimas so protenas com papel importante na

regulao das vias metablicas das clulas

catalizadores que regulam a velocidade das reaces qumicas

reduzem a energia de activao energia necessria para iniciar a reaco qumica

2 factores importantes regulam a actividade enzimtica: temperatura e pH

Substratos para o Exerccio

O corpo consome diariamente hidratos de carbono,

gorduras e protenas para obter a energia necessria manuteno das actividades celulares em repouso e em exerccio

No exerccio os principais nutrientes utilizados como fonte de energia so as gorduras e os hidratos de carbono, as protenas

contribuem com uma quantidade relativamente pequena para a

energia total utilizada

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Hidratos de carbono monossacardeos, dissacardeos, polissacardeos

glicose

encontrada nos alimentos ou formada no tracto digestivo por clivagem de hidratos de carbono mais complexos

glicognio

polissacardeo armazenado no tecido animal

sintetizado no interior da clulas pela ligao de molculas de glicose

durante o exerccio clulas musculares transformam glicognio em glicose (glicogenlise)


Gorduras cidos gordos, triglicerdeos, fosfolpidos, esterides

cidos gordos

so a principal forma de gordura utilizada como fonte energtica pelo msculo esqueltico

armazenados como triglicerdeos nos msculos e clulas adiposas

quando necessrio os triglicerdeos so quebrados (liplise) em cidos gordos e glicerol

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Protenas compostas por muitas subunidades - aminocidos

aminocidos essenciais 9 aminocidos que no podem ser sintetizados pelo corpo

no exerccio podem fornecer energia de 2 formas: aminocido alanina convertido em glicose no fgado

muitos aminocidos (isoleucina, alanina, leucina, valina, etc) podem ser convertidos em intermedirios metablicos nas clulas musculares

Fosfatos de alta energia

ATP: ADENOSINA TRIFOSFATO

no a nica molcula transportadora de energia, mas mais importante

sem quantidades suficientes de ATP a maioria das clulas morre rapidamente

formada por adenosina associada a trs radicais fosfato

responsvel por armazenar energia nas ligaes qumicas

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Fosfatos de alta energia

ATP: ADENOSINA TRIFOSFATO

doador universal de energia

A energia necessria para ligar um ADP e um Pi pode ser obtida atravs de metabolismo aerbio ou anaerbio

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Bioenergtica

METABOLISMO ANAERBIO (sem O2)

Produo de energia sem dvida de oxignio (O2)

METABOLISMO AERBIO

Produo de energia com consumo de oxignio

Bioenergtica

METABOLISMO ANAERBIO 1. SISTEMA ATP-CP

formao de ATP pela degradao de fosfato de creatina (PC) + ATP armazenado

2. GLICLISE

formao de ATP pela degradao de glicose ou glicognio

METABOLISMO AERBIO 3. OXIDAO formao de ATP com uso de O2

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Bioenergtica

1. SISTEMA ATP-CP Metabolismo anaerbio Inicio do exerccio e em exerccios de curta durao e de alta intensidade (em

regra durando ~5). Ex. corrida 50m, lanamento peso, salta em altura

Sem produo de cido lctico

SUBSTRATOS ENERGTICOS 1. ATP 2. Fosfocreatina

LOCAL Sarcoplasma

Bioenergtica

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Bioenergtica

A Creatina Kinase (CK) promove a quebra e produo da fosfocreatina

A energia e fosfato inorgnico libertados so importantes para formar ATP

Bioenergtica

RETORNO DOS NVEIS DE FOSFOCREATINA: EXERCCIO

Requer ATP

Metabolismo aerbio

Durante a recuperao do exerccio de alta-intensidade

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Suplementao com creatina melhora o desempenho?

Bioenergtica

2. GLICLISE Metabolismo anaerbio Esforos elevados com uma durao entre 30 e 1 Com produo de cido lctico

SUBSTRATOS ENERGTICOS

Hidratos de Carbono

a. Glicognio

b. Glicose

LOCAL

Sarcoplasma

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Bioenergtica

2. GLICLISE

Srie de reaces enzimticas que convertem a glicose formando: ATP NADH Piruvato

a. Acetil-CoA

b. cido lctico

A glicose pode ser obtida atravs da glicose sangunea ou dos armazns de glicognio intramusculares

Bioenergtica

ATP necessrio no inicio da gliclise para a fosforilao (adio de grupos fosfato) da

glicose e frutose-6-fosfato

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Bioenergtica

glicognio intramuscular, no necessita de fosforilao porque j est

fosforilado pelo fosfato inorgnico

(reaco 1).

No ocorre gasto de 1 molcula de ATP

A enzima responsvel pela quebra do

glicognio a glicognio fosforilase

Bioenergtica

A membrana celular impermevel

glicose-6-fosfato: pode ser utilizada para

a produo de glicognio ou degradada

pela via da gliclise

Para a produo imediata de energia, a

glicose-6-fosfato isomerizada a

frutose-6-fosfato (passo 2)

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Bioenergtica

De seguida, a frutose-6-fosfato

fosforilada, produzindo frutose-1,6

bifosfato (passo 3)

Esta reaco catalizada pela

fosfofrutokinase (PFK): enzima mais

importante para a limitao da taxa

glicoltica

Consumo de uma molcula de ATP

Bioenergtica

A cadeia de 6 carbonos (frutose-1,6-

bifosfato) divide-se em 2 cadeias de trs

carbonos (Gliceraldedo-3-fosfato):

passo 4 e 5

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Bioenergtica

2 H2 so removidos da cadeia (passo 6)

H2 produzido aceite por uma molcula

transportadora de hidrognio NAD

Esta reaco resulta na produo de

NADH, a molcula que transporta os H2 para a mitocndria para serem usados no

metabolismo aerbio

Bioenergtica

Para continuar a gliclise, o NAD tem que ser

regenerado para voltar a receber H2

Duas maneiras:

1 Se existir suficiente O2 disponvel os H2 da NADH so lanados para o interior da

mitocndria, contribuindo para o

metabolismo aerbio

Por isso, a continuao da gliclise depende

em parte da capacidade do metabolismo

aerbio aceitar H2 do NADH

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Bioenergtica

2 Se o O2 no estiver disponvel para

aceitar H2 nas mitocndrias, o cido

pirvico pode aceit-los para formar

cido lctico

Assim, a razo para formar cido lctico

a reciclagem da NADH de modo a que a

gliclise possa continuar

Bioenergtica

PRODUO TOTAL DE ATP

GLICOGNIO Consumidos : 1 ATP Produzidos : 4 ATPs Total: 3 ATPs

GLICOSE Consumidos : 2 ATP Produzidos : 4 ATPs Total: 2 ATPs

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Bioenergtica

3. OXIDAO Produo aerbia de ATP tambm denominada fosforilao oxidativa Actividades com uma durao superior a 1

SUBSTRATOS ENERGTICOS 1. Hidratos de Carbono 2. Lpidos 3. Protenas

LOCAL Mitocndria

Bioenergtica

OXIDAO

A produo aerbia de energia na mitocndria envolve duas vias

metablicas cooperativas:

1. Ciclo do cido Ctrico (Ciclo de Krebs)

2. Cadeia Transportadora de Electres (CTE)

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Bioenergtica

Processo de produo aerbia de ATP decorre em 3 fases:

Fase 1 gerao de acetil coenzima A (acetil-CoA)

Fase 2 oxidao (remoo de H2) da acetil-CoA no ciclo de Krebs

Fase 3 produo de ATP na CTE

Bioenergtica

Ciclo de Krebs

Reaces qumicas que promovem a oxidao da molcula de acetil-CoA

produzida da degradao de hidratos de carbono, lpidos e protenas

LOCAL

Matriz da mitocndria

FUNO

Oxidao (remoo de ies de H+) da molcula de Acetil-CoA

Produo de ATP

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Bioenergtica

Por cada molcula de glicose que entra na gliclise, so formadas 2 molculas de piruvato, e na presena de O2 so convertidas em 2 molculas de acetil-CoA

assim cada molcula de glicose resulta em 2 voltas do ciclo de Krebs

Forma:

3 NADH X 2

1 FADH X 2

GTP (guanina trifosfato) X 2

Bioenergtica

Protenas so degradadas em aminocidos

o que acontece a seguir depende do

aminocido

ex. alguns so convertidos em glicose ou cido

pirvico, outros em acetil-CoA e outros em

intermedirios do ciclo de Krebs

Protenas no so consideradas uma fonte

energtica importante durante o exerccio (2 a

15%)

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Bioenergtica

As gorduras (triglicerdeos) so degradadas, formando cidos gordos e

glicerol

cidos gordos sofrem uma srie de reaces

para formar acetil-CoA ( beta-oxidao)

Bioenergtica

CADEIA TRANSPORTADORA DE ELETRES (CTE)

Produo de energia atravs do transporte de electres na cadeia respiratria

LOCAL

Membrana interna da mitocndria

DENOMINAO

A produo de ATP atravs da cadeia transportadora de electres denomina-se fosforilao oxidativa

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Bioenergtica

os electres removidos dos tomos de

hidrognio so passados por uma srie de

transportadores de electres conhecidos como

citocromos

durante essa passagem libertada energia para

formar ATP em 3 locais diferentes

esta passagem tambm forma radicais livres

Bioenergtica

Se no existir O2 disponvel para ser o receptor final de electres e produzir H2O a

fosforilao oxidativa no possvel

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Bioenergtica

Como ocorre a formao de ATP na

cadeia transportadora de electres?

Bioenergtica

Como ocorre a formao de ATP na

cadeia transportadora de electres?

O mecanismo explicativo conhecido

como hiptese quimiosmtica

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Bioenergtica

Transporte de electres atravs dos

complexos produz alteraes da energia

livre

Energia produz corrente elctrica

promovendo o bombeamento de protes

(H+) da matriz para o espao

intermembranar

hiptese quimiosm-ca

Bioenergtica

Como resultado, h uma maior

concentrao de H+ no espao

intermembranar em comparao com a

matriz

Produo de um gradiente de protes

atravs da membrana interna

hiptese quimiosm-ca

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Bioenergtica

O gradiente de protes constitui uma

fonte de energia para produo de ATP

O fluxo de protes ao longo da ATP

sintetase activa esta enzima, como uma

espcie de motor molecular

A ATP sintetase promove a produo de

ATP

hiptese quimiosm-ca

Bioenergtica

Contagem da produo aerbia de ATP

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Bioenergtica

Contagem da produo aerbia de ATP

Bioenergtica

Interaco entre as produes aerbia/anaerbia de ATP importante enfatizar esta interaco durante o exerccio embora seja comum ouvir falar de exerccio aerbio versus anaerbio, na

realidade a energia para realizar a maioria dos tipos de exerccio originrio de uma combinao das fontes anaerbia e aerbia

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Metabolismo do Exerccio

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Transio do repouso para o exerccio

VO2 pode ser utilizado como ndice da produo

aerbia de ATP

VO2 aumenta rapidamente e atinge um estado

estvel em 1 a 4 min

o facto do VO2 no aumentar instantaneamente

sugere que o metabolismo anaerbio contribui

para a produo global de ATP no inicio do

exerccio


assim, no inicio do exerccio o sistema ATP-PC a primeira via bioenergtica activa, seguida pela

gliclise e, finalmente, pela produo aerbia de

energia

aps atingir estado estvel, a necessidade de ATP suprida pelo metabolismo aerbio

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Concluindo...

no que concerne transio repouso para

exerccio, a energia necessria fornecida por

vrios sistemas energticos


Dfice de oxignio

atraso no consumo de oxignio no inicio de exerccio

definido como a diferena entre o consumo nos primeiros minutos de exerccio e um perodo igual

de tempo aps ter atingido o estado estvel

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Dfice de oxignio

sujeitos treinado tm dfice menor que no

treinados

porqu?

capacidade aerbia mais desenvolvida, em

resultado de adaptaes cardiovasculares e

musculares

Recuperao do exerccio: respostas metablicas

Imediatamente aps exerccio o metabolismo

permanece elevado por vrios minutos

Magnitude e durao dessa elevao so influenciadas

pela intensidade do exerccio

VO2 maior e permanece elevado por um perodo

mais longo aps exerccio de alta intensidade

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Dbito de oxignio indica o consumo de O2 acima do de repouso aps

exerccio

Poro rpida logo aps o exerccio (2 a 3 min)

Poro lenta persiste por mais de 30 min aps

Termos mais actuais, sendo um deles EPOC - excesso de consumo de O2 ps-exerccio


A que se deve o EPOC?

restauro das reservas de PC no msculos e de O2 no sangue e tecidos 2 a 3 min

FC e FR permancem aumentadas vrios minutos

aumento da temperatura corporal o que aumenta a taxa metablica

aumento da adrenalina ou noradrenalina

remoo do cido lctico (contribui para 20% do EPOC)

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Remoo do cido lctico aps exerccio converso de cido lctico em glicose pelo fgado

(gliconeognese) 20%

oxidado, ou seja, convertido em cido pirvico e utilizado como substrato pelo corao e msculo

esqueltico 70%

convertido em aminocidos 10%

exerccio leve (intensidade de 30-40% do VO2mx) aumenta a oxidao do cido lctico pelo msculo activo

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