Fisiologia do Exercício - Bioenergética PDF

CURSO DE EDUCAÇÃO FÍSICA E DESPORTO Fisiologia do Exercício Armando Costa [email protected] José Morgado [email protected] Conceito de Fisiologia Conceito de Fisiologia FISIOLOGIA GREGO physis = natureza logos = estudo Conceito de Fisiologia É o ramo da Biologia que estuda...

CURSO DE EDUCAÇÃO FÍSICA E DESPORTO Fisiologia do Exercício Armando Costa [email protected] José Morgado [email protected] Conceito de Fisiologia Conceito de Fisiologia FISIOLOGIA GREGO physis = natureza logos = estudo Conceito de Fisiologia É o ramo da Biologia que estuda as múltiplas funções mecânicas, físicas e bioquímicas nos seres vivos. De uma forma mais sintética, a fisiologia estuda o funcionamento do organismo Conceito de Fisiologia VS Fisiologia do Exercício Conceito de Fisiologia do Exercício A Fisiologia do Exercício estuda as alterações do organismo ao reagirem a uma perturbação da sua homeostasia. …assim sendo É uma área do conhecimento científico que estuda como o nosso organismo se adapta fisiologicamente ao stresse agudo do exercício físico e ao stresse crónico do treino (Wilmore & Costill 2001). Fisiologia do Exercício Adaptações Agudas Adaptações Crónicas Fisiologia do Exercício Adaptação ao Exercício/Treino Exercício Sistemático/Treino Homeostasia Exercício/Carga Resposta Aguda Perda da Homeostasia Adaptação Crónica Fisiologia do Exercício Ruptura da homeostasia corporal – adaptação do organismo à sobrecarga e tentativa de obtenção de um novo estado de equilíbrio. Fisiologia do Exercício Carga (alteração homeostasia) Adaptação (elevação estado funcional) No plano fisiológico, o treino pode ser encarado então como adaptação a estímulos crescentes e/ou variados, estímulos esses que perturbam a homeostasia Fisiologia do Exercício Teoria da Supercompensação Carga de treino Recuperação Compensação de reservas energéticas Atenção: Só há uma melhoria funcional, se actuarem sobre as diferentes estruturas fisiológicas, cargas funcionais com intensidade suficiente para activar o CARMV. Bioenergética – Cons. Energia o m s i an g r o ? o sso i c o í n c r e o x e z o a du r o a r t p p a d o a m r e o c d o p s a e s M a r a p ia g r e n e • A maioria das adaptações fisiológicas ao treino, visam uma eficiência na capacidade de gerar e utilizar mais energia; • As adaptações que vemos como consequência do treino são específicas do tipo de treino implementado. vs ra e d i s on c e u Q ? r e t a ções Análise das necessidades A análise das necessidades de um atleta deve ser o ponto de partida de qualquer programa. Consiste em determinar as necessidades básicas do atleta de acordo com os objetivos da atividade. A análise fisiológica, foca-se em determinar a fonte primária de energia utilizada no decorrer da atividade. A duração e intensidade da atividade, são as variáveis principais na determinação da contribuição energética. ? ê u q r Po Análise das necessidades Análise das necessidades Análise das necessidades Análise das necessidades Relembrando a Bioquímica Bioenergética (consumo/produção) Bioenergética O nosso organismo converte energia química (alimentos) em energia mecânica (acções musculares) Bioenergética Nutrientes Ingestão de HC, Proteínas, Lipídos (macronutrientes) Digestão Absorção Assimilação Corrente sanguínea – meio intracelular Degradação Meio intracelular Degradação de nutrientes (Acd Gordos, Glicose, etc.) no meio intracelular originando quebras de ligações químicas obtendo-se energia química (ATP) ENERGIA QUÍMICA ENERGIA MECÂNICA Funções dos nutrientes Bioenergética — Conceito Bioenergética : Fluxo de energia dentro de um sistema vivo. Está relacionada com a capacidade de extrair energia dos nutrientes e transformá-los em energia conversível. Bioenergética — Energia: Tem por base a quebra de ligações químicas promovendo a libertação de energia necessária para produzir trabalho. Bioenergética — Metabolismo é o conjunto de todas as reacções bioquímicas podendo dividir-se em: — Anabolismo: conjunto de reações que sintetizam substâncias mais complexas a partir de compostos mais simples. As reações anabólicas são endergónicas. — Catabolismo: conjunto de reações que degradam susbstâncias mais complexas originando outras mais simples. As reações catabólicas são exergónicas Bioenergética Hidrólise do ATP Libertação de energia Ressíntese do ATP Aproveitamento do potencial energético dos nutrientes ATP (Adenosina Trifosfato) — Composto químico que está presente em todas as células (Adenosina ligada a 3 grupos de ácido fosfórico); — Moeda de energia celular - O ATP é o elemento de ligação na transferência de energia dos alimentos para os sistemas funcionais da célula; — O ATP tem de ir sendo formado em cada instante à medida que a actividade muscular se mantém, já que, nas células não existem reservas de ATP em quantidades significativas. ATP 3 segundos (Adenosina Trifosfato) A concentração de ATP a nível muscular é muito baixa, suportando apenas dois a três segundos de esforço. Ressíntese de ATP Via Aeróbia Via Anaeróbia Regressando à Fisiologia Bioenergética (consumo/produção) Produção ATP Mecanismo metabólico capaz de produzir ATP Via Anaeróbia Aláctica Via Anaeróbia Láctica Sistema Sistema FOSFAGÉNIO GLICOLÍTICO (Fosfocreatina) (Glicólise Anaeróbia) Via Aeróbia Sistema Sistema OXIDATIVO GLICOLÍTICO (Glicólise Aeróbia) Bioenergética Torna-se indispensável que numa tarefa motora as necessidades dos músculos sejam suprimidas através de uma correcta conversão de energia. Revisão Bioenergética Exercícios de intensidade baixa e moderada em que a absorção de oxigénio é suficiente para as necessidades. Exemplos: Tarefas diárias, estar sentado, correr lentamente. Limitação: Reservas de nutrientes Exercícios de intensidade alta em que a absorção de oxigénio não é suficiente para as necessidades do esforço. Exemplos: Esforços máximos até 2/3’. Limitação: Produção de lactato Exercícios de intensidade alta em que o organismo recorre a reservas de ATP e PC. A absorção de oxigénio não é suficiente para as necessidades do esforço. Exemplos: Esforços máximos até cerca de 15/20s. Limitação: Reservas de ATP e PC Aeróbio Mais de 2/3’; pode prolongarse por várias horas Correr mais de 2/3 Km Anaeróbio lático Até cerca de 2/3’ Correr 400/800/1000m Anaeróbio alático Até cerca de 15/20’’ 100m, saltos, mudanças de direção, remates, lançamentos Bioenergética Bioenergética O ATP acumula energia de compostos de nível energético mais elevado e liberta-a para formar compostos de nível energético menos elevado ou para a contracção muscular ATP (Adenosina Trifosfato) ATPase ATP ADP + Pi Hidrólise de ATP através da enzima ATPase; Fosforilação de ADP resultando em ressíntese do ATP. Sistema ATP - CP Características gerais • Juntamente com o ATP de reserva no músculo é chamado de sistema de fosfatos de alta energia. • Sistema predominante em esforços de intensas e curta duração (15s a 30s); cargas • Sistema de resposta imediata para manutenção da concentração de ATP; Sistema ATP - CP • Processo Anaeróbio que ocorre no sarcoplasma; • Produção de 1 mol de ATP através da degradação de PC em radical fosfato e creatina livre. Sistema ATP - CP — O ATP não é o único depósito (nem o mais abundante) de ligações de fosfato de alta energia nas fibras musculares; — A CP também apresenta este tipo de ligações e encontra-se em concentrações 4-5 vezes superiores; — As ligações de alta energia da CP libertam consideravelmente mais energia comparativamente às do ATP. Sistema ATP - CP — Quando o ATP começa a ser gasto na contração muscular a energia da CP é transferida rapidamente de volta ao ATP (ressíntese do ATP) e deste para os sistemas funcionais da célula. Creatinaquinase ATP+C CP PC+ADP CK ADP + Pi + energia C + Pi + energia ATPsynt ATP Sistema ATP - CP — Nos primeiros segundos de actividades musculares intensas a concentração de ATP mantêm-se constante. Ao invés as concentrações de CP diminuem à medida que se vai degradando para permitir a ressíntese do ATP gasto; — Quando ocorre a exaustão, os níveis destes substratos são baixos sendo incapazes de produzir energia. Balanço energético = 1 mol de ATP Sistema ATP - CP Sistema Glicolítico (via anaerobia láctica) Características gerais • Sistema predominante em esforços de intensidade elevada com uma duração entre 30s e 1 m; •Sistema caracterizado por uma grande produção e acumulação de ácido láctico; • Processo Anaeróbio que ocorre no Citoplasma (Citosol) Sistema Glicolítico (via anaerobia láctica) • Produção de 2 mol de ATP através da degradação de uma molécula de glicose. Glicogénio 1 mol glicose 2 ATP 2 mol ácido pirúvico LDH 2 mol lactato Sistema Glicolítico (via anaerobia láctica) — Este sistema permite obter energia (ATP), através da decomposição de uma molécula de glicose; — É um sistema eficaz porque o músculo consegue degradar glicose rapidamente e de produzir grandes quantidades de ATP durante curtos períodos de tempo. — 1 molécula de glicose vai originar 2 moléculas de ATP; Sistema Glicolítico (via anaerobia láctica) — O produto final deste sistema são 2 moléculas de ácido pirúvico que sem presença de O2 vão dar origem a 2 moléculas de lactato através da enzima lactose desidrogenase (LDH); — As quantidades de lactato que se vão acumulando no músculo originam diferentes consequências para o organismo; • A glicose pode ser sintetizada a partir de compostos diferenciados tais como aminoácidos, lactato, piruvato ou esqueletos de carbono. A este processo, que ocorre no fígado e utiliza a energia da Beta-Oxidação das gorduras do fígado para sintetizar glicose, chamamos de Neoglicogénese. • O lactato que se acumula no músculo vai passando para o sangue, até ser captado pelo fígado. No fígado é sintetizado em glicose voltando à circulação para ser utilizada pelo músculo novamente. Este processo não só permite disponibilizar mais energia como diminuir a concentração de lactato circundante. A este ciclo glicose-ácido láctico-glicose chama-se o Ciclo de Cori. GLICÓLISE ANAERÓBIA Glicogénio Glicose 2 ATP Piruvato O2 Insuficiente Lactato Aumento de intensidade de exercício necessidade de produção de energia ultrapassa velocidade a que O2 entra nas mitocôndrias. Piruvato sem O2 não consegue passar a acetil- co A e passa a lactato. Acidose Sistémica Sistema Glicolítico (via anaerobia láctica) CONCLUSÃO O metabolismo anaérobio não é possível a partir de gorduras, mas apenas a partir dos glúcidos ou através da neoglucogénese (transformação proteica em glucose) Piruvato altamente instável transforma-se sempre em acetil Co-A (presença de O2) ou em lactato (ausência de O2). Balanço energético = 2 mol de ATP Sistema Glicolítico (via aerobia) Sistema Glicolítico (via aerobia) Sistema Glicolítico (via aerobia) Características gerais • Sistema predominante em esforços de intensidade média e baixa de longa duração; • Utiliza Hidratos de Carbono, Lípidos e Proteínas para produção de ATP; • Processo Aeróbio que ocorre na Mitocôndria ; • Produção até 39 mol de ATP através da degradação de glicose ou ácidos gordos livres. Sistema Aeróbio (Glúcidos) Balanço energético = 39 mol de ATP Sistema Aeróbio (Glúcidos) • Ácido pirúvico da glicólise é convertido em Acetil CoA; • Acetil CoA entra no ciclo de Krebs e forma 2 ATP, CO2 e hidrogeniões; • Hidrogénio é transportado por coenzimas para a cadeia de transporte de electrões; • Oxidação de Glúcidos; • Cadeia de transporte de electrões produz 34 ATP e H2O; • Uma mole de glicogénio pode produzir até 39 moléculas de ATP. Sistema Aeróbio (Glúcidos) CICLO DE KREBS GLICÓLISE AERÓBIA Glicogénio Produção AEROBIA de energia a partir dos Glúcidos Glucose Piruvato produzido no Citosol originário da Glucose e AA. H2O Calor 34 ATP Piruvato O2 Suficiente Acetil CoA O2 Insuficiente Acd Láctico H+ CO2 Cadeia Transp. Electrões Sistema Aeróbio (Lípidos) • Os triglicéridos são degradados através da lipólise convertendo-se em glicerol e ácidos gordos livres (AGLs); • Os AGLs transformam-se em acetil-CoA através da BetaOxidação ocorrendo este processo na mitocôndria; • O passo crítico da oxidação dos AGLs ocorre na sua passagem do citoplasma para dentro da mitocôndria que é um processo bastante moroso; • A travessia dos AGLs para a membrana mitocondrial está dependente da enzima carnitina-transferase; • Só se pode obter energia das gorduras de forma aeróbia; Sistema Aeróbio (Lípidos) • Acetil CoA entra no ciclo de Krebs e forma 2 ATP, CO2 e hidrogénio; • Hidrogénio é transportado por coenzimas para a cadeia de transporte de electrões; • Cadeia de transporte de electrões produz H2O; • Uma mole de glicogénio pode produzir até 39 moléculas de ATP. 34 ATP e Trigliceridos Acd. Gordos ADP+Pi ATP H2O Calor ATP Beta Oxidação Acetil CoA H+ CO2 Cadeia T. Electões CTE Acopolado à Sistema Aeróbio (Lípidos) Ingestão Lípidos Triglicéridos Lipolise Glicerol Atravessam membrana celulares “citoplasma” inicia processo da fragmentação (Beta Oxidação) Clivagem do Acd gordo” resulta da ligação Acetil-CoA A. Gordos Vai degradar CoA em dióxido carbono e hidrogénio Lipogénese Triglicéridos * Glicerol Atmos de Hidrogenio são oxidados C.T.Electrões A. Gordos Actuam, quando as reservas de Glicogénio hepático apresenta deficit para o metabolismo energetico. Neoglucogénese TT Aeróbio Mais de 2/3’; pode prolongarse por várias horas Correr mais de 2/3 Km Anaeróbio lático Até cerca de 2/3’ Correr 400/800/1000m Anaeróbio alático Até cerca de 15/20’’ 100m, saltos, mudanças de direção, remates, lançamentos Funcionamento dos 3 Sistemas Energéticos — A acção dos sistemas ocorrem simultaneamente, embora exista preponderância em determinado Sistema. — Os vários sistemas apresentam potencias energéticas distintas: Fosfagénios Glicólise Oxidação Potencia (Kcal/min) 36 16 10 Factor Limitativo rápido esgotamento de reservas Acidose induzida pela Acido Láctico Capacidade de transporte e utilização O2 Adaptado de Santos, P. (2008), Fisiologia do Exercício Vol I; colecção Fitness é Manz Vias Energéticas Santos, P. (2008), Fisiologia do Exercício Vol I, pg17; colecção Fitness é Manz Atenção – Esforço máximo para aquela duração de esforço • • Em repouso: 60% ácidos gordos, 40% glicogénio (Neurónios) • • • • Exercícios de grau ligeiro e moderado: Predomínio de utilização dos ácidos gordos (“gorduras”); Utilização de glicogénio na fase inicial e, nas fases seguintes, utilização progressiva de ácidos gordos (Acetil CoA); Metabolismo aeróbio. • • • • Exercícios de grau intenso: Predomínio de utilização da glucose (“açucares”); Crescente utilização de ácidos gordos com o prolongar do esforço; Preponderância do metabolismo anaeróbio. Ressíntese de ATP: Predominância Intensidade e Duração do Esforço Complementares Simultâneas Obrigado pela atenção dispensada Armando Costa José Morgado