Transferência Energia

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Fisiologia do Exercício Físico - 23 de agosto de 2021
Professor: Leandro Raider
Digitada por Fernanda Nogueira Almeida
Med Arkham - período 4
Transferência de Energia
Sistemas Bioenergéticos
A energia contida nos macronutrientes não são transferidas diretamente às células para realizar
trabalho biológico , pelo contrário, a energia liberada pela oxidação dos alimentos são retidas e
conduzidas por uma molécula rica em energia, denominada Trifosfato de Adenosina (ATP).
Isso significa que eu não irei comer um carboidrato e imediatamente ele irá servir de energia para
as minhas células. A energia é liberada desse macronutriente, da oxidação dos alimentos. Dessa
maneira, o alimento é quebrado e suas moléculas de energia são retiradas e conduzidas. Toda
quebra de nutriente SEMPRE vai ter uma molécula de ATP, que é a fonte de energia do nosso
corpo.
Trifosfato de Adenosina (ADP + Pi = ATP)
Sua formação ocorre a partir da combinação de Difosfato de Adenosina (ADP) com Fosfato
Inorgânico (Pi). Entretanto, existe uma quantidade limitada de ATP em cada célula muscular, isso
significa que temos ATP na célula muscular para os primeiros segundos de exercício mas é uma
quantidade limitada e, por esse motivo, nós precisamos fazer uma ressíntese da quantidade de
ATP ( adquirir mais moléculas de ATP) para que possamos ter energia para continuar com o
exercício. Na aula de hoje vamos estudar de onde vem essa ressíntese da molécula de ATP e
vamos perceber que há uma relação direta com a atividade física.
As duas principais funções do ATP:
1) Extrair a energia potencial do alimento/macronutriente (principalmente do carboidrato e da
gordura, mas também das proteínas) e conservá-la dentro das ligações de ATP.
2) A partir da extração e conserva, o ATP transfere sua energia química (obtida por meio do
alimento) para acionar o trabalho biológico do nosso corpo.
A molécula de ATP é
responsável por diversas
ações do nosso corpo, tais
como contração muscular,
transmissão neural, secreção
glandular, digestão,
circulação, etc.
Sob esse prisma, a molécula
de ATP é composta por 3
fosfatos (trifosfato) e pela
Adenosina (ribose e adenina).
Para que se obtenha energia é preciso que a ligação entre um fosfato e um oxigênio
(representada pela cor laranja na imagem acima) seja quebrada.
Para que a molécula de ATP se quebre, ela precisa se associar a água (hidrólise do ATP) e então
uma enzima chamada de ATPase irá dissociar a molécula de ATP em ADP mais Pi. Dessa forma,
teremos como saldo 7,3 kCal de energia. Pode parecer um saldo pequeno mas não é pois isso
acontece a todo momento no nosso corpo.
Em todo produto final nós teremos a molécula de ATP.
Contração Muscular:
Uma das responsabilidades da molécula de ATP é estar atuando na contração muscular por meio
da interação entre a actina e a miosina.
As células musculares armazenam quantidades limitadas de ATP, sendo assim, possuem 3 vias
metabólicas para sua ressíntese:
1) Sistema ATP-CP ou Fosfagênio ou Anaeróbio Alático:
● Primeiro sistema.
● Bem limitado.
● Se eu continuar fazendo atividade física, eu vou precisar continuar a ressíntese da
molécula de ATP e é a partir daí que vem o segundo sistema.
2) Glicose anaeróbia ou Sistema Glicolítico ou Sistema Anaeróbio Lático:
● Segundo sistema.
● Vai de aproximadamente de 8-10 segundos até por volta de 2 minutos.
● Exclusivamente glicose: a quebra da glicose é que estará gerando como produto final as
moléculas de ATP.
● Ainda não há o metabolismo de gordura nessa fase.
3) Sistema Aeróbico ou Sistema Oxidativo:
● Terceira fase.
● Há a quebra do carboidrato e da gordura para gerar ATP.
● Caso necessário, haverá também a quebra de proteínas.
● Há a participação do oxigênio.
● Funciona dentro do ciclo de Krebs.
Conhecer esses 3 sistemas é importante para compreender a fisiologia do exercício e entender
em qual momento do exercício você vai ter a maior participação da glicose, por exemplo. Isso
tudo influencia dentro do seu treinamento.
Dentro da matéria o importante é o resultado/produto final e não o processo em si.
Sistema ATP-CP ou Fosfagênio
● Fosfocreatina ( CP) – O reservatório de energia. Por isso que as pessoas que fazem uso
de creatina adquirem mais força, pois esse sistema é imediato e realmente trabalha o
aumento da força. Entretanto, deve-se atentar ao uso da creatina pois há uma sobrecarga
renal em virtude da retenção hídrica que ela provoca.
● A fosfocreatina é armazenada nas células musculares. Ela é semelhante ao ATP por
também possuir uma ligação de alta energia no grupo fosfato.
● Tanto a ATP quanto a CP estão armazenadas diretamente dentro dos mecanismos
contráteis dos músculos. Não há necessidade de nenhuma quebra e nenhum sistema para
que ela atue como fonte de energia. Por isso que ela é muito rápida e serve para grandes
intensidades, porém é limitada e após essa fase é preciso quebrar a molécula de ATP.
● Método mais simples e mais rápido da ressíntese da ATP, porém as células armazenam
pequenas quantidades de CP, tornando a ressíntese da ATP pelo sistema CP limitado.
● A quantidade de ATP disponível a partir do sistema fosfagênio equivale a uma quantidade
entre 5,7 e 6,9 Kcal.
● A fosfocreatina consegue manter a ressíntese do ATP em exercícios com intensidade
máximas por até 5-8 segundos,se o esforço máximo continuar, a ressíntese da ATP terá
que ser realizada pelo catabolismo dos macronutrientes.
Exercícios e Sistema ATP-CP:
● Intensidade baixa: um exemplo é uma caminhada rápida e esse sistema se apresenta nos
primeiros 60 segundos.
● Intensidade alta: um exemplo é uma corrida de maratona e esse sistema se apresenta nos
primeiros 20 - 30 segundos.
● Intensidade máxima: um exemplo é uma corrida com velocidade máxima e esse sistema se
apresenta nos primeiros 5 - 8 segundos.
O sistema ATP-CP participa de exercícios intensos e de curta duração (8 segundos). Sendo
assim, podemos citar, como modalidades esportivas:
● Corrida 50m
● Salto em altura
● Levantamento de peso
● Corrida rápida no futebol (Sprint)
Quando esse sistema se esgota, entra o segundo sistema de fornecimento de energia, o Sistema
Glicolítico.
Curiosidade sobre a creatina:
Quando há suplementação com creatina, há duas fases:
1) Saturação
2) Manutenção
Essas duas fases é para que ocorra a manutenção e armazenamento maior da creatina na
musculatura para quando for necessário utilizar em um exercício físico. Se não há uso, não se
aproveita a força ou a recuperação (algumas pessoas conseguem se recuperar mais rápido
entre um intervalo de um exercício e outro) que poderia ser gerada.
A creatina serve para ser usada em exercícios de força. Se há uma maior reserva, há uma
maior força.
É muito difícil conseguir a quantidade necessária somente com a alimentação.
Sistema Glicolítico ou Anaeróbio Lático
● Há a presença da glicólise.
● NÃO há a presença de Oxigênio.
● Exercícios menos intensos e de maior duração. (10 seg até 2-3 min).
● Ocorre fora da mitocôndria.
● O produto final é ATP e ácido lático.
● Quebra da glicose ou do glicogênio para liberação do ATP.
● Via metabólica anaeróbica capaz de produzir ATP rapidamente, pois não necessita de
diversas reações químicas dentro da mitocôndria e ciclo de krebs para poder liberar a
energia.
● A glicólise ocorre no sarcoplasma da célula muscular e produz um ganho líquido de duas
moléculas de ATP e duas moléculas de piruvato ou lactato.
● Ocorre sem a presença de oxigênio.
● Por apresentar algumas quebras (como a quebra da glicose para gerar o ATP), esse
sistema é um pouco mais lento do que o Sistema ATP-CP (que já tem a fonte de energia
armazenada na musculatura).
● É possível correr 100m em 9
segundos, mas não 200 metros
em 18 segundos. Isso acontece
porque muda o sistema de
fornecimento de energia que,
além de não estar dentro da
célula para realizar a atividade
física de imediato, ainda requer
um maior tempo para realizar a
quebra do ATP.
● Sistema mais complexo do que
o fosfagênio.
● Exige 12 reações enzimáticas.
● Quebra da glicose e glicogênio
musculare hepático.
● Produção de energia limitada,
pois só se mantém por um
determinado tempo.
● Acúmulo de Ácido Láctico, que
automaticamente é tamponado
e transformado em lactato. O
que tem na corrente sanguínea
não é o ácido lático (pois o pH
dele é muito baixo) mas sim
lactato, o que irá gerar
modificações no pH.
● No final dessa quebra, além do
ATP, há a presença do lactato e do ácido lático.
● Irá começar por volta de 8-10 segundos e terminar por volta de 2-3 minutos. Após isso,
iremos começar uma atividade aeróbica (o terceiro sistema). Podemos dizer que a
atividade anaeróbica dura por volta de 2 minutos.
Sistema Glicolítico - Anaeróbico Lático
A glicose passa por um processo de quebra chamado de glicólise e tem como produto 2
piruvatos.
Caso não tenha a presença de oxigênio, ou seja, em uma condição anaeróbia, há a presença de
ácido lático, que irá sofrer transformações e resultar em lactato mais duas moléculas de ATP.
Esse lactato pode cair na corrente sanguínea, seguir para o fígado, onde irá sofrer um processo
chamado de gliconeogênese, que é a criação de uma nova molécula de glicose. Dessa forma,
essa nova molécula de glicose pode servir como fonte de energia retornando às células
musculares ou pode ficar armazenada na corrente sanguínea. Entretanto, há um limite permitido
de lactato na corrente sanguínea para que não prejudique o exercício físico.
Caso tenha a presença de oxigênio, esse piruvato irá se transformar em acetilcoenzima A e
entrar dentro do ciclo de krebs para ofertar energia através do catabolismo desses
macronutrientes.
Diferença entre Ácido Lático e Lactato
São moléculas relacionadas, porém tecnicamente diferentes. Sem a presença do oxigênio, o
ácido pirúvico ( piruvato) é convertido em ácido lático, que rapidamente libera íons de hidrogênio (
H+), o componente remanescente une-se com íons de sódio ( NA+) ou potássio ( K+) para formar
um sal, o lactato.
Quando fazemos um exercício intenso e começamos a ter a sensação de “queimação”, não se
deve a presença de ácido lático e sim de lactato. Isso acontece porque o ácido lático é muito
ácido e ele já é tamponado quase que de imediato.
Como desconsiderar a presença do ácido lático no músculo ?
PH do ácido lático = 3,86
PH muscular = 7,0 - com exercício intenso pode chegar a 6,0
Existe um aparelho, chamado de lactímetro, que tem a função de medir a quantidade de lactato
na corrente sanguínea e definir se o exercício está sendo realizado de forma aeróbica ou
anaeróbica. Isso serve, por exemplo, em uma corrida. Nesse exemplo, se mede o lactato e até
qual velocidade a pessoa pode correr para que não tenha um índice muito grande de lactato na
corrente sanguínea. Se a quantidade de lactato na corrente sanguínea for muito alta, o atleta terá
que parar de correr e começar a caminhar, pois o corpo não permite altas concentrações de
lactato.
Nós sabemos que começamos a realizar um exercício anaeróbio e depois o corpo passa a
realizá-lo de forma aeróbia. Sob esse prisma, se tiver a concentração de muito lactato na corrente
sanguínea, formado no sistema anaeróbio, o treino não irá render de forma satisfatória quando
entrar na fase aeróbia. Isso se deve ao fato de o corpo não conseguir converter, de forma
satisfatória, grandes quantidades de lactato em glicose.
Como funciona o teste de lactato:
A quantidade de lactato normal no corpo, em um estado de não atividade física, é igual ou
menor a 2 mmol/L. A quantidade máxima permitida de lactato para que não prejudique a
atividade física é de 4 mmol/L.
Nesse contexto, vamos citar um exemplo de como se mede lactato com o lactímetro: um atleta
começa a correr na esteira por alguns minutos (2 min). Após esse tempo, ele para, fura o dedo
e mede no lactímetro. Se no lactímetro der menor que 4 mmol/L (exemplo 3 mmol/L) , ele volta
a correr mas em uma velocidade maior, mas se der igual a 4 mmol/L nós já sabemos que a
velocidade que o atleta está é a ideal e não podemos aumentar para não prejudicar o treino.
Entretanto, é possível medir a quantidade de lactato presente no corpo sem o lactímetro:
estudiosos notaram que toda vez que um indivíduo chegava a 4 mmol/L, ele estava a 85 - 87 %
da sua capacidade cardiorrespiratória. É possível calcular por meio da frequência cardíaca.
Caso ultrapasse o limite, o atleta não conseguirá mais fazer atividade física. É por isso que
muitas pessoas colocam como objetivo correr mas não ultrapassam nem 5 minutos de corrida.
Para uma corrida eficiente, é necessário que esteja na velocidade ideal.
Com o tempo de exercício físico, nós vamos nos adaptando e vamos nos tornando mais
resistentes e mais eficientes.
Sistema Aeróbico ou Oxidativo
A produção aeróbica de ATP ocorre dentro da
mitocôndria e envolve 3 componentes do
metabolismo aeróbio:
1) Ciclo de Krebs ( Ciclo de ácido cítrico).
2) Cadeia de transporte de elétrons.
3) Fosforilação Oxidativa.
É por isso que esse Sistema é tão demorado
comparado aos outros dois. Ele precisa que esses
três componentes estejam funcionando para que
se tenha o fornecimento de energia.
Esse sistema começa a ser aeróbio quando o
piruvato é transformado em acetil coenzima A por
meio do oxigênio.
Oxidação de Carboidratos, Gorduras e Proteínas
● Lembrando que pertence ao sistema oxidativo
● É o sistema mais complexo dentre os três;
● Depende da presença de O2;
● Ocorre no interior das mitocôndrias.
● A oxidação completa de uma molécula de glicose no músculo produz 32 moléculas de ATP.
● A oxidação completa de uma molécula de triglicerídeo produz aproximadamente 460
moléculas de ATP.
● A proteína , após o processo de desaminação, os esqueletos de carbono penetram nas
vias metabólicas para produzir ATP aerobicamente. Vale lembrar que não é a preferência
do nosso corpo utilizar a proteína como fonte de ATP.
● A fase aeróbia inicia-se quando o piruvato é transformado em Acetil CoA .
Oxidação das Proteínas:
● O metabolismo das proteínas é mais complexo do que os
dos lipídeos e dos carboidratos, devido ao número de compostos
envolvidos;
● Diferente dos CHOs e das GOR, as PTNs, além de conter
C, O e H, contém os grupamentos amina (-NH2 ) e carboxila (-
COOH);
● Aminoácidos essenciais (8aa) e não essenciais (12aa);
● Os principais aminoácidos liberados pelos músculos são a
alanina e a glutamina;
● Pequena contribuição para o turnover de ATP (1g=4Kcal).
Dentro do treinamento, muitas pessoas utilizam como suplemento o Bcaa. O Bcaa é composto
por leucina, isoleucina e valina, que são 3 aminoácidos essenciais responsáveis pela parte
estrutural da musculatura. Entretanto, a suplementação com Bcaa não vale a pena pois é uma
quantidade muito pequena e que não faz diferença no treino e é muito fácil de se conseguir para
quem já tem uma dieta balanceada e com uma boa quantidade de proteínas.
Diferentemente dos dois primeiros sistemas (que há um tempo de duração), o terceiro sistema, o
sistema oxidativo não tem tempo de duração e não decresce igual aos outros dois. O sistema
aeróbio permanece até o fim da atividade física, desde que se tenha glicose no corpo.
Um fator interessante que pode acontecer é quando se precisa de energia rápida e o corpo pode
inverter o sistema aeróbio para anaeróbio. Isso acontece quando há uma corrida e, para o atleta
vencer, faltam 500 metros para finalizar. Dessa maneira o atleta acelera um pouco mais e vence a
corrida. Isso acontece porque ele estava utilizando o sistema aeróbio e conseguiu trocar pelo
sistema anaeróbio por um pequeno tempo para vencer a corrida. Contudo vale ressaltar que se
essa energia não fosse o suficiente, o atleta iria parar.
Esses sistemas funcionam juntos e o que vai definir quem irá predominar e prevalecer é a
intensidade e o tempo.
A atividade aeróbica é até 85% de intensidade, acima disso o corpo muda para uma atividade
anaeróbica. Isso ocorre porque eu preciso de um sistema de energia rápido e eficaz e, após esse
tempo, ou eu paro a atividade ou eu reduzo a intensidade e volto para o sistema aeróbio.
Não é ideal que uma pessoa treine muito próxima de seulimite pois há chances de acontecer
alguma lesão. O atleta se lesiona muito pois ele sempre está treinando muito próximo do seu
limite.
Em uma pessoa sedentária, pode-se fracionar a atividade. Por exemplo, uma caminhada de 30
minutos pode ser fracionada em 3 caminhadas ao longo do dia (manhã, tarde e noite) de 10
minutos. Ela terá o mesmo gasto e irá melhorar, aos poucos, o condicionamento físico, resistência
e a frequência cardíaca na hora de realizar uma atividade mais intensa.
Realizar atividade física em jejum serve para quebrar gordura mais rapidamente, já que não terá
o carboidrato como uma fonte mais rápida de energia, porém a intensidade não será tão boa
quanto se não estivesse em jejum, uma vez que a oxidação da gordura para obter energia é mais
lenta.