Resumo 1ª aula - Bioenergética PDF

1ª AULA - BIO-ENERGÉTICA 1. Ciclo da vida na Terra C6H12O6 – glicose Matéria Orgânica: carbono, oxigénio, água e hidrogénio. Matéria Inorgânica: Carbono quando este não possui CO2. A Respiração é o processo catabólico contrário à Fotossíntese: O2 entra na célula (mitocôndria) e é aí que a...

1ª AULA - BIO-ENERGÉTICA 1. Ciclo da vida na Terra C6H12O6 – glicose Matéria Orgânica: carbono, oxigénio, água e hidrogénio. Matéria Inorgânica: Carbono quando este não possui CO2. A Respiração é o processo catabólico contrário à Fotossíntese: O2 entra na célula (mitocôndria) e é aí que acontece a respiração celular, que se obtém energia (ATP) para se puder utilizar. Sistemas- Células ➔ Tecidos ➔ Órgãos (tecidos iguais) ➔ Aparelhos (tecidos diferentes). 2. Terminologia: Substratos Fontes de energia (Adenosina trifosfato –ATP) Hidratos de carbono, lípidos, proteína Estão alojados em diferentes compartimentos do nosso corpo – celular e extracelular Bioenergética Processo de conversão dos substratos em energia alimentar para energia química Ocorre no interior da célula Metabolismo Conjunto de reações químicas que ocorrem no organismo Metabolismo = Anabolismo (construção/síntese) + Catabolismo (destruição) 3. Unidades Mecânicas do SI – Conceitos físicos básicos Energia: Joule é a quantidade de energia usada quando 1 Kg de massa é deslocada de 1 metro no plano horizontal e sem atrito pela força de 1 Newton (N). A unidade é o Joule MJ = 103KJ ou a 106J e 1 Kcal = 4,184 KJ e 1KJ = 0,239 Kcal. Trabalho (W): Correspondente à deslocação de 1 metro do ponto de aplicação duma força de 1 Newton, quando a deslocação se dá na direção e sentido da força. A unidade é o Joule. Unidade básica para o movimento do indivíduo. W: quantidade de energia. W negativo: contração excêntrica. W isométrico: não é nulo. W positivo: contração concêntrica. Força em ordem a o tempo (W = F x E x cos α) Força: Unidade do SI de unidades e corresponde à força que imprime a uma massa de 1Kg a aceleração de 1 m.seg-2. A unidade é o Newton Potência (WxT): 1 Watt corresponde ao trabalho de 1 Joule efetuado em um segundo. Trabalho em ordem ao tempo, capacidade máxima por unidade de tempo. 1W=1J.seg-1 e 1KW= 1KJ.seg. Pico de energia que consigo manter por unidade de tempo (Trabalho/Tempo) 4. O ATP e a célula As células trabalham a ATP (energia) As reservas intracelulares de ATP são muito escassas A função de energia proveniente da alimentação é possibilitar a síntese contínua basal de ATP e aumentar o ritmo dessa síntese sempre que aumenta o trabalho celular, a partir das vias metabólicas Por cada ATP criado são necessárias 7300 Kcal ATP↔ADP +Pi+ 7300 Kcal Existem dois tipos de reações no metabolismo: endergónicas (precisam de energia) e exergónicas (libertam energia para o meio, ex.: calor). - Calor: forma de libertação/dissipação de energia proveniente da degradação de um conjunto de substratos energéticos com a finalidade de produzir ATP, é, portanto, um dos outputs da produção de energia. 5. Os Substratos Energéticos * Capacidade: quanto tempo estou a manter o esforço com aquele substrato. * Potência: pico de energia que eu consigo produzir por unidade de tempo, o “power”. Têm capacidade de gerar um conjunto de moléculas altamente energéticas, que por diferentes processos ao nível do músculo conseguem chegar à produção de ATP, permitindo assim movimento no aparelho motor e construção de novas estruturas – anabolismo – criação de músculo, criação de novas estruturas de suporte. Podem ser de 3 formas: 1. Hidratos de carbono 2. Proteínas – aminoácidos 3. Lípidos – ácidos gordos A quebra das ligações entre as moléculas que constituem os hidratos de carbono, proteínas e lípidos dão origem ao ATP – adenosina trifosfato, que é a fonte de energia imediata para as células, sendo um composto altamente energético. Conforme se vão perdendo grupos fosfato do ATP, dá-se a libertação de energia (kcal – suficientes para colocar algo a funcionar), sendo por isso uma reacção catabólica. Mas em havendo muito ADP ou Adenosina Monofosfato (AMP) no músculo há que encontrar novas fontes de energia para reconstruir as moléculas de ATP, pois uma vez esgotadas no músculo, não é possível continuarem a existir reações na célula. As proteínas contribuem para o metabolismo energético Desempenham uma função plástica (estrutural) no organismo São constituintes de enzimas que participam em reações químicas 6. Energia Libertada numa reação Bioquímica A energia libertada numa reação química dá-se através da quantidade de calor produzido - calorias. 1 caloria (cal) = quantidade de energia necessária para elevar 1ºC de 1g de água (de 14ºC para 15ºC) 1000 cal = 1Kilicaloria (Kcal) A diabetes tipo II, em 90-95% dos casos advém do facto das pessoas ingerirem mais calorias do que precisam e de não oxidarem, através dos mecanismos que constituem a bioenergética, as calorias, para entrarem no equilíbrio do metabolismo. 7. Energia vs. Esforço REPOUSO: A energia deriva maioritariamente dos lípidos,mas também os hidratos de carbono (50%). Em repouso utiliza-se fundamentalmente aquilo que é mais difícil de se oxidar, deixando o que é mais fácil de se fazer para os momentos de emergência, ou seja, utilizam-se os lípidos numa fase de jejum ou após várias horas sem ter comido. ESFORÇO MUSCULAR INTENSO DE CURTA DURAÇÃO: A energia provém maioritariamente dos hidratos de carbono e menos dos lípidos para gerar ATP ESFORÇO MUSCULAR DE LONGA DURAÇÃO E REDUZIDA INTENSIDADE: A produção de ATP provém dos hidratos de carbono e dos lípidos (progressivamente > a sua relevância)  Quanto mais esforço se realiza, maior é o uso de hidratos de carbono, devido a ser mais fácil de ser queimado/utilizado, já que têm uma constituição química mais pequena e fácil, ao contrário dos lípidos (gorduras) que são mais difíceis de oxidar/metabolizar, porque quanto mais carbono uma molécula tiver, mais O2 será necessário para metabolizar. O treino tem de ser planeado entre o moderado/intenso para perder tanto hidratos de carbono como lípidos. * O atleta também tem gordura, mas está mais organizada e mais próxima das mitocôndrias * 8. Hidratos de Carbono Todos os hidratos de carbono são convertidos em glicose. É o principal substrato energético para o músculo e o cérebro. 1 Hidrato de carbono = 4.1Kcal/g A glicose em excesso é convertida e armazenada sob a forma de glicogénio, no Fígado e no Músculo. Existem ≈ 2561 kcal de glicogénio armazenado no organismo - 2050kcal no músculo esquelético, 451kcal no fígado e 62kcal no sangue e meio intersticial. Todas as reservas de glicogénio muscular são apenas utilizadas pelo músculo. Já o glicogénio hepático é convertido em glicose e transportado pela corrente sanguínea ate aos tecidos ativos, onde é metabolizada. Notas: - O tecido nervoso só utiliza hidratos de carbono. Carência de HC ➔ Hipoglicémia ➔ Aviso ao pâncreas ➔ Produção de glucagina que vai ser sentida no fígado. O fígado (grande armazenador de glicose) a seguir ao músculo, é o maior órgão do nosso corpo. As reservas hepáticas e musculares de glicogénio são limitadas É importante fornecer através da alimentação, fontes de hidratos de carbono, para repor continuamente as reservas de glicogénio, o que nos leva a afirmar que os substratos energéticos não são isolados do ponto de vista de funcionamento pois, por norma, sozinhos não conseguem fornecer energia para o esforço.  Por exemplo, temos gordura no organismo que nos permite correr um mês inteiro sem parar, porém, não se pode utilizar a gordura sem ter algum HC a ser permanentemente consumido. Daí não se poder correr indefinidamente porque os HC são consumidos e os lípidos por si só não conseguem suportar essa tarefa apesar das reservas no organismo de gordura. Assim sendo, devemos fornecer através da alimentação fontes de HC para repor continuamente as reservas de glicogénio. 9. Lípidos Principal fonte de energia durante a prática de exercício de baixa intensidade e longa duração. Formados por ácidos gordos (gordura) e colesterol Os triglicéridos (reservas de gordura) são degradados em glicerol e ácidos gordos livres. Os ácidos gordos são metabolizados para produzir ATP (processo muito lento) Carga energética muito elevada - 1g de gordura = 9,4Kcal Alojados em diferentes depósitos – subcutâneo e intercelular As reservas de gordura contribuem com 74.833 Kcal de energia A cadeia bioenergética que oxida os lípidos é a β-oxidação , processo aeróbio com grande capacidade, lento, com pouca potência, económico e intramitocondrial. * Não conseguimos utilizar todas as calorias, porque as enzimas necessitam de condições especiais para se ativar. 10. Colesterol A maior parte do colesterol é produzido no fígado, sendo que a menor parte advém da alimentação a partir das gorduras saturadas. Não é considerado uma gordura, mas sim um lípido. É um esteroide e contem o núcleo ciclopentanoperidrofenantrén Triglicéridos= AG + Glicerol A ß-oxidação ocorre na mitocôndria e é um processo catabólico de ácidos gordos que consiste na sua oxidação mitocondrial. Antes de entrarem na mitocôndria, os ácidos gordos são ativados. A reação de ativação ocorre no citoplasma, e consiste na sua transformação em acil-CoA. A ß-oxidação dos ácidos gordos consiste num ciclo de 3 reações sucessivas, idênticas à parte final do ciclo de Krebs: desidrogenação, hidratação da ligação dupla formada e oxidação do álcool a uma cetona. Apresenta as seguintes características: Obrigatoriamente aeróbio Intramitocondrial Muito económico – aproveitamento completo Limpo bio-ecológicamente Lento com pouca potência, mas grande capacidade Após a entrada da Acetil-Co-A no ciclo de Krebs, as etapas seguintes são as mesmas que ocorrem na oxidação dos HC 11. Proteínas Apenas utilizada como fonte de energia em caso de subnutrição ou depleção energética severa. Tem que ser convertida em glucose para gerar ATP (Gluconeogenese). Existem dois tipos: Aminoácidos glucogénios, que podem vir a dar ácidos pirúvicos Aminoácidos cetogénicos que entram diretamente como AcetilCoA Pode ainda dar origem a ácidos gordos livres (Lipogenese) para aumentar as reservas energéticas ou fornecer substrato energético. Apenas contribui com 5-10% da energia necessária em exercícios de longa duração. 12. Metabolismo dos substratos energéticos: Catabolismo e Anabolismo  CATABOLISMO Oxidação de ácidos Glicólise Glicogenólise Lipólise gordos - Ocorre em todas as - Ocorre no adipócito células - Ocorre no fígado e no músculo - Ocorre em todas as - Hidrolise de triglicéridos - Via metabólica central células no metabolismo dos -Degradação de glicogénio - Os ácidos gordos são hidratos de carbono em glicose - Dá origem a acetil-CoA libertados para o sangue e utilizados por outros -Oxida a glicose no citosol tecidos gerando ATP Lipólise (oxidação de gorduras) - quebra de triglicéridos em ácidos gordos livres e glicerol o Processo catalisado por lípases. o Os ácidos gordos entram nas fibras musculares por difusão simples ou facilitada o Maior concentração de ácidos gordos livres na corrente sanguínea promove a sua entrada nas células. o Origina 3 ou 4x mais ATP que a oxidação de glucose. o Requer maior quantidade de oxigénio do que a oxidação de hidratos de carbono, pelo que os HC são o substrato preferencial para exercícios de elevada intensidade ▪ 5.6 ATP por molécula de oxigénio (lípidos) VS 6.3 ATP por molécula de oxigénio (HC) o Para além disso, a formação de ATP na lipolise é mais lenta para fazer frente à grande necessidade de fosfatos muito energéticos durante os exercícios de elevada intensidade ao invés dos HC. o Exemplo: atletas correm mais rápido quando utilizam glicogénio, mas quando esse se esgota passam a usar os lípidos correndo mais devagar ANABOLISMO Gluconeogénese Glicogénese Síntese de ácidos gordos Síntese de triglicéridos - Ocorre no fígado e adipócito - Ocorre no fígado e no fim - Ocorre no fígado e no - Processo não favorecido - Biossíntese de glucose a - Ocorre no adipócito e no musculo sob o ponto de vista partir de percursores não musculo bioquímico glicídicos - Polimerização de glucose - Ocorre quando há em cadeias de glicogénio - Produção de ácidos - Necessária quando as excesso de ácidos gordos gordos a partir de acetil- reservas de glicogénio -Ocorre após as refeições CoA escasseiam - Ocorre quando há excesso de HC e P Gluconeogénese (oxidação de proteínas) o São raramente utilizadas como substrato energético o Podem ser convertidas em piruvato ou Acetil-CoA. o No organismo, devido à conversão de azoto em ureia durante o metabolismo proteico, a energia produzida é de 4.1 kcal/g proteína, mas se for em laboratório é de 5,65 kcal. o Também funciona por feedback negativo, ou seja, com o aumento do ATP diminui a isocitrato desidrogenase e vice-versa.  Resumo 13. Equilíbrio Energético A variação de peso depende diretamente da energia consumida e da energia despendida. Se a energia consumida for superior à energia despendida (no metabolismo basal, termogénese e atividade física, principalmente), o peso irá aumentar → 1ª lei da termodinâmica (lei da conservação de energia) Dietas muito ricas em hidratos de carbono promovem a síntese de ácidos gordos em quantidades mínimas, uma vez que o custo energético de converter Acetil-CoA em palmitato é bastante elevado e é mais eficiente usar o excesso de HC como fonte de energia rápida e poupar/consersar a gordura. A diferença entre a ingestão de gordura e a oxidação de gordura resulta nas reservas de gordura. As reservas aumentam se a ingestão aumentar e a oxidação se mantiver. As reservas diminuem se a ingestão se mantiver e a oxidação aumentar. Recomenda-se a ingestão de 60% de hidratos de carbono, 15% de proteínas e 25% de gorduras. Peso = energia consumida – energia despendida 14. Os Hidratos de Carbono transformam-se em Gordura? Dietas muito ricas em HC (Ex. 85% HC e 5000 Kcal/dia) promovem a síntese de ácidos gordos em quantidades mínimas 1) O custo energético de converter acetil-CoA (2C) em palmitato (16C) é bastante elevado 2) É mais eficiente usar o excesso de HC como fonte de energia rápida e poupar/conservar a gordura Alterações na oxidação de gordura e nas reservas de Alterações na oxidação de gordura e nas reservas de triglicéridos quando a triglicéridos quando o excesso de gordura é consumido ingestão de gordura é superior à sua oxidação, sem alterações no dispêndio energético Alterações na oxidação de gordura e nas reservas de Alterações na oxidação de gordura e nas reservas de triglicéridos quando triglicéridos quando ocorre a prática de exercício físico e ocorre a prática de exercício físico e a ingestão de gordura é inferior à sua não se verificam alterações na ingestão de gordura oxidação Utilização dos substratos energéticos de acordo com a intensidade do exercício e de acordo com o tempo: Em repouso ou exercício físico de baixa intensidade e de longa duração (25% da intensidade de VO2max – indicador da capacidade máxima de consumir e utilizar O2) – utiliza-se maioritariamente os ácidos gordos do plasma (o que ingerimos na alimentação) e alguma glicólise do plasma, não recorrendo às reservas acumuladas. Exercício moderado equivalente a marcha rápida ou corrida lenta (65% VO2max) – começa-se a utilizar o ácido gordo do músculo. Exercício acentuado equivalente à dimensão desportiva (85% VO2max) – utiliza-se o glicogénio do músculo (intracelular), mas também é importante usar os ácidos gordos do plasma. Ocorre a hidrólise triglicéridos – procurar as gorduras que estão espalhadas pelo organismo. Utilização dos substratos energéticos de acordo com a intensidade do exercício Utilização dos substratos energéticos de acordo com os níveis de treino Utilização dos substratos energéticos A glicose do sangue tem como contributo essencial as catecolaminas. A adrenalina e a noradrenalina (catecolaminas) são as duas hormonas principais do stress libertadas pelas cápsulas das glândulas supra-renais e que têm como objetivo pôr todo o sistema a trabalhar. Para além de aumentar a FC, FR, débito cardíaco e volume sistólico e de colocar os músculos mais tonificados – preparados para a ação; viajam ainda na corrente sanguínea até aos depósitos de gordura e promovem a ação da lipoproteína lípase – que faz a hidrólise dos triglicéridos e liberta-os, separando o glicerol de 3 ácidos gordos, que entram depois na circulação sanguínea e vêm compensar a falta dos ácidos gordos que já foram oxidados e entraram para dentro da célula. Em relação ao tempo há medida que as horas de exercício passam há uma diminuição da componente glicogénica no músculo e aumenta a componente glicogénica no sangue, bem como aumenta a componente de ácidos gordos livres. 15. Metabolismo dos Principais Órgãos 16. Produção de Energia O tipo de substrato disponível indica a velocidade de produção de energia. A presença de um substrato em maior quantidade promove a sua utilização como fonte de energia em detrimento dos restantes. Depende da atividade enzimática:  Facilita o catabolismo Reduz a energia da ativação para uma reação química Estrutura da molécula de ATP/ Quebra da molécula de ATP → ATP = ADP + Pi (grupo fosfato) + energia Para criar mais ATP tem de se juntar creatina ao grupo fosfato e energia. Depois dos 10 segundos de creatina, tem de se usar outras fontes de energia. Exemplo: a reserva de ATP só dá para realizar um salto, para continuar a saltar precisamos de produzir mais ATP Para ativar uma reação química não mediada por enzimas é necessário o dobro da energia, do que se fosse mediada por enzimas. Energia necessária para ativar uma reação química mediada ou não por Regulação da atividade enzimática enzimas Estrutura da molécula de ATP e quebra da molécula de ATP 17. Utilização da energia consumida  18. Vias Bioquímicas Envolvidas na Produção de ATP e Respetivos Substratos Energéticos A. Via Anaeróbia Alática: Utiliza a fosfocretina, tem o seu pico aos 8/10 segundos O mais simples dos sistemas energéticos Utiliza a fosfocreatina (PCr) como substrato energético Ocorre na ausência de oxigénio Regenera o ATP: 1 molécula de ATP/1 molécula PCr Processo rápido com duração de cerca de 3 a 15 segundos Utiliza-se em atividades de curta duração Regulação enzimática: a quebra de PCr é catalisada pela enzima Creatina Quinase (CQ), por feedback negativo, ou seja: o Aumenta ATP → Diminui atividade CQ o Diminui ATP → Aumenta atividade CQ B. Via Anaeróbia Lática- Glicólise: Utiliza os Hidratos de Carbono Utiliza a glucose ou glicogénio através da glicólise (conversão em glucose-6-fosfato) Ocorre no citoplasma na ausência de oxigénio Duração – 15 seg. a 2/3 min. Regenera o ATP: 2 mol ATP, 1 mol glicose, 3 mol ATP, 1 mol glicogénio (Regulação enzimática: Fosfofrutoquinase - PFK) Ocorre igualmente feedback negativo, ou seja, aumenta o ATP diminui a atividade da fofofrutoquinase e vice-versa. Aplicação da enzima lactato desidrogenease sobre o ácido pirúvico, alterando-o e levando à formação de duas moléculas de ATP por cada molécula de pirúvico Prós Contras - Permite a contração muscular na restrição de O2 - Reduzida regeneração de ATP - Permite a realização de exercícios de elevada - Produção de ácido lático – acidose metabólica intensidade por curtos períodos de tempo - O ácido lático inibe glicólise e a contração muscular Ácido láctico – existem tecidos que utilizam diretamente o ácido láctico como produção de energia, metabolizando-o – retina, rim, coração e o músculo esquelético. No entanto, pode ainda sofrer outro processo. Como o ácido láctico está em excesso no músculo, mas possui ainda alguma energia que pode ser aproveitada, é banhado pelos capilares e entra no sistema venoso dirigindo-se até ao fígado, onde sofre um processo de gliconeogénese, transformando-o assim em glicose → ciclo de Kori.  C. Via aeróbia – Fosforilação oxidativa: Utiliza todos os macronutrientes É o sistema energético mais complexo e a via preferida para obtenção de energia pela célula. Vias “limpas” - não deixam resíduos (apenas CO2, H2O, facilmente elimináveis) Ocorre na mitocôndria e na presença de oxigénio Processo lento com duração de várias horas (predomina exercícios de longa duração) A regeneração do ATP depende do substrato energético: o 32 ATP/1 mol de glucose o 33 ATP/ 1 mol de glicogénio o >100 ATP/1 mol ácidos gordos As vias predominantemente entram em funcionamento em ordem ao tempo, apesar de estarem permanentemente a serem utilizados todos os substratos energéticos e todas as vias energéticas, uns são predominantes aos outros sempre em função do tempo. - LDH – enzima que actua sobre o ácido pirúvico e transforma em ácido láctico - Hidrogenião (H+) - altera o pH das enzimas, a alteração do pH leva ao acabar das atividades enzimáticas, e por isso é que terminamos o exercício físico. O excesso de iões H+ na célula, promove a descida do ph. 19. Vias nas Mitocôndrias Cadeia respiratória Ciclo de Krebs Oxidação da gordura (β-oxidação) Outras não relacionadas com a produção de energia A produção de ATP através da oxidação de HC envolve 3 etapas: 1. A glicólise aeróbia (dá origem a acetil-CoA) 2. O ciclo de Krebs 3. A cadeia transportadora de eletrões O processo de glicólise corresponde à degradação de moléculas de glicose e a presença ou não de oxigénio dita o produto final da glicólise: Na ausência de O2 (anaerobiose), a degradação de glucose origina ácido láctico. Na presença de O2 (aerobiose), a degradação de glucose da origem a ácido pirúvico, que pode ser convertido em acetil-CoA e utilizado no ciclo de Krebs Quando as gorduras chegam à célula, no citoplasma ocorre -oxidação, de forma a transformar ácidos gordos em acetil-CoA, para que entre no ciclo de Krebs. Os 3 macronutrientes (HC, lípidos e proteínas) podem dar origem a acetil-CoA.  → Dois tipos de oxidação dos glúcidos Síntese de Acetil-CoA = oxidação aeróbia = Oxidação completa Oxidação Incompleta = Oxidação Anaeróbia O Ciclo de Krebs alimenta-se de acetil-CoA. O acetil-CoA resulta da degradação dos substratos energéticos, que provém dos macronutrientes. O Acetil-CoA é produzido conforme o substrato energético. A conversão de AcetilCoA para pirúvico é muito difícil de acontecer e “cara” do ponto de vista energético e assim seria necessário muita exoenergia para acontecer; a maioria dos lípidos ingeridos não se transformam em HC. Ou seja, é possível no citoplasma criar gorduras porque entrou inicialmente glicólise, mas é muito complicado criar glicose porque entrou gordura – a glicólise não dá diretamente AcetilCoA, mas a gordura ao ser oxidada dá diretamente AcetilCoA.  Resumo do processo de oxidação dos hidratos de carbono 20. Fontes energéticas 21. Oxidação do Glicogénio (ATP) 22. Oxidação de Gorduras - Lipólise Depende da quebra de triglicéridos em ácidos gordos livres e glicerol- Lipolise. Processo catalisado por lípases. Os ácidos gordos entram nas fibras musculares por ou difusão simples ou facilitada (mediada por transportadores membranares).  Uma maior concentração (ácidos gordos livres) na corrente sanguínea promove a sua entrada nas células. Da origem a 3 ou 4 vezes mais ATP que a oxidação de glucose. Contudo, a oxidação de gordura requer maior quantidade de oxigénio do que a oxidação de hidratos de carbono. A energia proveniente da gordura é 5,6 ATP por molécula de O2 (6,3 ATP por molécula de O2 na oxidação de hidratos de carbono). Esta é a razão pela qual os hidratos de carbono são preferidos como substrato energético em exercícios de elevada intensidade. Para além disso, a formação de ATP a partir da oxidação de lípidos é muito lenta para fazer face à grande necessidade de fosfatos muito energéticos durante exercícios de elevada intensidade. Isto explica a velocidade da passada dos atletas quando ocorre depleção das reservas de glicogénio e os lípidos começam a ser utilizados como substrato energético. 23. β-Oxidação de Gorduras Conversão de ácidos gordos em Acetil-CoA antes da entrada no ciclo de Krebs Requer o dispêndio de 2 ATP O número de etapas depende do número de carbonos do ácido gordo Ácido gordo com 16 carbonos dá origem a 8 molécula de Acetil-CoA 1 molécula de glicose dá origem a 2 moléculas de Acetil-CoA Após a entrada da Acetil-CoA no ciclo de Krebs, as etapas seguintes são as mesmas que ocorrem na oxidação dos hidratos de carbono 24. Oxidação de Proteínas – Gluconeogénese São raramente utilizadas como substrato energético. Os aminoácidos podem ser convertidos em glucose. Podem ser convertidas em piruvato ou Acetil-CoA. A energia produzida a partir de aminoácidos não é facilmente determinada – presença de moléculas de azoto e a sua excreção requer ATP No organismo, devido à conversão de azoto em ureia durante o metabolismo proteico, a energia produzida é de 4.1 kcal/g proteína, mas se for em laboratório é de 5,65 kcal.  Também funciona por feedback negativo, ou seja, com o aumento do ATP diminui a isocitrato desidrogenase e vice-versa * Proteína é utilizada somente no fim, pois o músculo é preservado. O primeiro a ser afetado é o músculo liso e só depois atinge o cardíaco Energia proveniente da combustão de 1g de proteínas em laboratório = 5,6 Kcal. No organismo, devido à conversão de azoto em ureia durante o metabolismo proteico, a energia produzida é de apenas 4,1 Kcal/g proteína (24,4% inferior ao valor de labolarório) Balanço Proteico Metabolismo dos macronutrientes 25. Interação entre os Sistemas Energéticos Nenhum sistema contribui a 100% para a prodição e energia, todos interagem entre si com o objetivo de manter o fluxo de ATP e glucose necessários às células. Contudo, dependendo do tipo de exercício, um predomina sobre os restantes 26. Resumo das Características dos Sistemas Energéticos 30). Utilização de Energia de Acordo com o Tipo de Exercício Processo aeróbio Exercício de intensidade Predomínio da utilização de ácidos gordos como substrato energético ligeira a moderada Utilização inicial de glucose com progressiva utilização de ácidos gordos Processo anaeróbio Exercício de elevada Predomínio da utilização da glucose como substrato energético intensidade Utilização progressiva de ácidos gordos com a duração do exercício 1. Força máxima: capacidade de o sistema neuromuscular produzir uma contração máxima, inamovível, independente do fator tempo e peso 2. Trabalho excêntrico: é contrair o sarcómero com alongamento do músculo. Este trabalho aumenta o risco de lesões pois vai contra o limite máximo da articulação. A fase concêntrica do treino excêntrico so pode ser realizada com ajuda 1ª Via que utilizamos é o ATP que se encontra armazenado no músculo, no entanto apenas dura 2 segundos. Depois entra em acção a via anaeróbia alática que fornece de forma urgente energia para o músculo. ATP ➔ desgastado ➔ ATPase (quebra as ligações entre a adenosina e o fosfato) ➔ origina fosfato + ADP O fosfato através da creatina kinase (CK) liberta energia que está no sarcoplasma e com o ADP mais o fosfato leva à produção de ATP agora até aos 30 segundos. Quando a fosfocreatina se esgota entra em actividade os substratos energéticos através da glicose resultante da fotossíntese. Dentro do sarcoplasma a glicose sofre reacções químicas e dá origem ao ácido pirúvico. Se a acção muscular for muito rápido vai atuar a enzima laticodesidrogenase (LDH) que vai produzir ácido láctico. Ou seja, depois da via anaeróbia alática (via da fosfocreatina) vai actuar a via anaeróbia láctica que tem o pico aos 30 segundos vai até aos 2 minutos. Todas as vias se encontram a funcionar simultaneamente Em esforços de longa duração, o corpo isola a glicose, não sendo o pirúvico que entra no ciclo de Krebs mas sim a Acetil-CoA (esta já é formada na mitocôndria). Aos zero segundos à 100% de ATP disponível ➔ Aos 4 segundos é 5%, esgotando-se aos 30 segundos. Mecanismos catabólicos – libertam energia. Mecanismos anabólicos – produzem energia. As vias e os substratos são dinâmicos. 27. Capacidade Oxidativa do Músculo A capacidade oxidativa do músculo depende de: Atividade enzimática Tipo de fibras musculares Disponibilidade Vs. Necessidade de oxigénio Quanto maior for a atividade das enzimas oxidativas maior será a capacidade das fibras musculares para desempenhar exercício aeróbio de longa duração Succinato desidrogenase (SDH) muscular e a capacidade oxidativa do músculo 28. Tipo de Fibras Musculares e Treino Aeróbio O tipo de fibras que compõe o músculo, dita a sua capacidade oxidativa. As fibras musculares do tipo I apresentam: Maior número de mitocôndrias Elevada concentração de enzimas oxidativas Quanto maior for o número de fibras musculares tipo I, maior vai ser a capacidade oxidativa As fibras musculares tipo II destinam-se à produção de energia através da via glicólitica. O treino aeróbio: Melhora a capacidade oxidativa das fibras musculares tipo II Desenvolve e aumenta o número de mitocôndrias Aumenta o número de enzimas oxidativas por mitocôndria 29. Necessidade de Oxigénio do Músculo Quanto maior for a intensidade do exercício, maior irá ser a necessidade de ATP e, consequentemente, aumenta: ↑ produção de ATP pela via oxidativa ↑ quantidade de O2 inspirado ↑ FC, para levar O2 às células Ocorre dilatação dos vasos sanguíneos 30. Controlo Hormonal Sistema endócrino o Responsável pela homeostasia, através da secreção hormonal e sua ação nas células-alvo. o Resposta lenta, mas os seus efeitos prolongam-se no tempo o Interage co o SN, responsável pelos impulsos elétricos o Conjunto de tecidos especializados que produzem substâncias desencadeando determinadas respostas - comunicação à distância entre órgãos e tecidos  Hormonas Esteroides Hormonas não Esteroides Insolúveis em gordura – não se difundem na membrana Derivam do colesterol celular Solúveis em gordura – difundem-se na membrana Dividem-se em 2 grupos: celular Hormonas peptídicas: maior parte das hormonas São secretadas por: não esteroides. São produzidas pelo pâncreas, Córtex Adrenal (cortisol, aldoesterona) hipotálamo e glândula pituitária (hipófise) Ovários (Estrogénio, progesterona) Hormonas derivadas de aminoácidos: da Testículos (Testosterona) glândula tiroide (T3, T4) e da medula Adrenal Placenta (Estrogénios, progesterona) (epinefrina, norepinefrina) Coordena a interação entre os sistemas fisiológicos durante o repouso e a prática de exercício físico ▪ Controla o metabolismo dos substratos energéticos ▪ Regula o balanço hidro-eletrolíco *As hormonas esteróides dissolvem-se pela membrana dos fosfolípidos e entra para o DNA que envia a informação via RNA mensageiro que vai para o retículo endoplasmático e através do RNA de transporte vai para o retículo e produz a proteína. Mecanismo de ação das hormonas esteroides Mecanismo de ação das hormonas não esteroides  Volume plasmático = volémia Suar = perder volémia ➔ diminuição da PA Aldosterona – função de preservar água. É fundamental para manter as reações químicas numa temperatura normal. A aldosterona promove a vasoconstrição por parede das artérias, bem como, a retenção de água que “vai atrás” do sódio O rim segrega eritropoietina e renina. A renina constitui, com a aldosterona, um papel importante. A renina é produzida pelo rim, quando há diminuição da volémia e da PA, esta entra em circulação. Em conjunto com o angiotensinogénio, chega ao pulmão e transforma-se em angiotensina que tem uma função de vasoconstrição e produz libertação de aldosterona, fazendo retenção de água. Hematócrito – percentagem de glóbulos vermelhos no sangue. Músculo em atividade produz substâncias idênticas às de outros tecidos, chamadas mioquinas. O músculo esquelético também é um órgão endócrino. 31. Regulação do metabolismo da glucose durante o exercício As hormonas garantem a disponibilidade de HC e glucose durante a atividade física. De que maneira o metabolismo dos HC e os lípidos é afetado pela ação hormonal durante a prática de exercício físico? Durante o exercício é necessário que ocorra: Disponibilização de glicose para os tecidos Glicogenólise Gluconeogénese Regulação hormonal da concentração plasmática de glucose: Glucagon, epinefrina, norepinefrina, cortisol → Hormonas Catabólicas Hormona de crescimento Hormonas tiroideias (T3, T4) ↑ mobilização de ácidos gordos ↑ catabolismo da glucose ↓ utilização de glucose como substrato energético ↑ metabolismo lipídico NOTA *Tríade da mulher atleta: amenorreia, osteoporose, distúrbios alimentares. *Hormonas peptídicas: origem proteica. *Hormona do crescimento: produzida pelo corpo, mobilização dos ácidos gordos e há libertação desta hormona. É utilizada para “secar” o corpo. *Mais prolongada a ação muscular mais utilização de glicogénio hepático. A quantidade de glucose libertada pelo fígado depende da intensidade e duração de exercício. À medida que a duração do exercício aumenta: À medida que a intensidade do exercício aumenta: ↑ utilização do glicogénio hepático ↑ libertação de catecolaminas ↑ captação muscular da glucose ↑ glicogenólise ↑ libertação hepática de glucose ↑ utilização de glicogénio muscular antes do ↓ reservas de glicogénio que leva ao ↑ glucagon hepático Apesar da elevada estimulação hormonal durante exercícios de elevada duração, as reservas hepáticas de glicogénio podem não ser suficientes para fazer face à necessidade do músculo, levando à redução da concentração plasmática de glucose. Daí a importância do consumo de HC para manutenção da glucose plasmática durante a prática de exercício físico 32. Captação de glucose no músculo Então porque motivo ocorre diminuição da concentração plasmática de insulina durante o exercício? A elevada concentração plasmática de insulina inibe a secreção das hormonas catabólicas (glucagon, epinefrina, norepinefrina e cortisol), inibindo assim a degradação de glicogénio e a síntese de glucose a partir de outros substratos NOTAS Insulina é produzida pelas células beta do pâncreas. No diabético tipo 1 não se dá insulina no local que se vai exercitar. Contração muscular ativa os transportadores no citoplasma. O exercício promove a inibição de insulina. No diabético tipo 1 a insulina tem de ser administrada e a insulina ativa um transportador, o Glut 4, que se desloca para a membrana e faz entrar glicose. Para além deste mecanismo, o diabético já tem um processo semelhante devido à própria contração muscular, promovendo uma hipoglicemia. No diabético tipo 1 temos de ter atenção onde se administra a insulina, o tipo e a quantidade pois existem 2 mecanismos de entrada de insulina e temos de ter cuidados especiais para evitar o como diabético. 33. Regulação do metabolismo lipídico durante o exercício 34. Regulação hormonal do balanço hidro-eletrolítico durante o exercício O volume plasmático diminui com o exercício, provocando uma série de alterações, comprometendo o desempenho físico e desportivo: ↑ pressão hidrostática ↓ água plasmática ↑ FC ↓ PA Órgãos e hormonas envolvidas na manutenção/reposição do balanço hidro-eletrolítico: Glândula pituitária posterior – segrega a hormona anti-diurética (ADH) Córtex Adrenal – segrega mineralocorticoides (Aldosterona) Rins (órgão alvo da ADH e da Aldosterona) – segrega eritropoietina (EPO) e renina  Hormona anti-diurética (ADH) Mecanismo da renina-angiotensina-aldosterona  35. Relação entre o volume plasmático e a concentração de aldosterona Durante os primeiros minutos de exercício o volume plasmático diminui rapidamente. Depois, apesar da elevada perda de água pelo suor, o volume plasmático não tem grandes alterações. A aldosterona aumenta gradualmente durante o exercício. Relação entre o volume plasmático e a concentração de aldosterona Figura 1 Influência da desidratação no volume plasmático ao longo do tempo