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Fazemos parte do Claretiano - Rede de Educação BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO Meu nome é Euripedes Barsanulfo Gonçalves Gomide. Sou graduado em Educação Física pelo Centro Universitário Claretiano de Batatais (1998) e mestre em Ciências da Motricidade pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2004). Atualmente, sou coordenador e professor do Curso de Educação Física, com Bacharelado nas modalidades presencial e a distância. Tenho experiência na área de Fisiologia e Fisiologia do Exercício, atuando principalmente nos seguintes temas: velocidade crítica, performance, natação, limiar anaeróbio, consumo máximo de oxigênio e economia do movimento. Ministro aula no curso de Educação Física. E-mail: educabacharel@claretiano.edu.br Claretiano – Centro Universitário Rua Dom Bosco, 466 - Bairro: Castelo – Batatais SP – CEP 14.300-000 cead@claretiano.edu.br Fone: (16) 3660-1777 – Fax: (16) 3660-1780 – 0800 941 0006 www.claretianobt.com.br Euripedes Barsanulfo Gonçalves Gomide Batatais Claretiano 2015 BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO © Ação Educacional Claretiana, 2015 – Batatais (SP) Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução, a transmissão total ou parcial por qualquer forma e/ou qualquer meio (eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação e distribuição na web), ou o arquivamento em qualquer sistema de banco de dados sem a permissão por escrito do autor e da Ação Educacional Claretiana. CORPO TÉCNICO EDITORIAL DO MATERIAL DIDÁTICO MEDIACIONAL Coordenador de Material Didático Mediacional: J. Alves Preparação: Aline de Fátima Guedes • Camila Maria Nardi Matos • Carolina de Andrade Baviera • Cátia Aparecida Ribeiro • Dandara Louise Vieira Matavelli • Elaine Aparecida de Lima Moraes • Josiane Marchiori Martins • Lidiane Maria Magalini • Luciana A. Mani Adami • Luciana dos Santos Sançana de Melo • Patrícia Alves Veronez Montera • Raquel Baptista Meneses Frata • Rosemeire Cristina Astolphi Buzzelli • Simone Rodrigues de Oliveira Revisão: Cecília Beatriz Alves Teixeira • Eduardo Henrique Marinheiro • Felipe Aleixo • Filipi Andrade de Deus Silveira • Juliana Biggi • Paulo Roberto F. M. Sposati Ortiz • Rafael Antonio Morotti • Rodrigo Ferreira Daverni • Sônia Galindo Melo • Talita Cristina Bartolomeu • Vanessa Vergani Machado Projeto gráfico, diagramação e capa: Bruno do Carmo Bulgareli • Eduardo de Oliveira Azevedo • Joice Cristina Micai • Lúcia Maria de Sousa Ferrão • Luis Antônio Guimarães Toloi • Raphael Fantacini de Oliveira • Tamires Botta Murakami de Souza Videoaula: Fernanda Ferreira Alves • José Lucas Viccari de Oliveira • Marilene Baviera • Renan de Omote Cardoso Bibliotecária: Ana Carolina Guimarães – CRB7: 64/11 DADOS INTERNACIONAIS DE CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) 612.044 G62b Gomide, Euripedes Barsanulfo Gonçalves Bases fisiológicas do movimento humano / Euripedes Barsanulfo Gonçalves Gomide – Batatais, SP : Claretiano, 2015. 190 p. ISBN: 978-85-8377-430-3 1. Fisiologia. 2. Exercício. 3. Energia. 4. Recuperação. 5. Trabalho. 6. Potência. 7. Respiratório. 8. Cardiovascular. 9. Oxigênio. 10. Lactato Sanguíneo. I. Bases fisiológicas do movimento humano. CDD 612.044 INFORMAÇÕES GERAIS Cursos: Graduação Título:Bases Fisiológicas do Movimento Humano Versão: dez./2015 Formato: 15x21 cm Páginas: 190 páginas SUMÁRIO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 9 2. GLOSSÁRIO DE CONCEITOS ............................................................................... 11 3. ESQUEMA DOS CONCEITOS-CHAVE .................................................................. 19 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 21 UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 25 2. CONTEÚDO BÁSICO DE REFERÊNCIA ................................................................. 25 2.1. HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO ............................................... 25 3. CONTEÚDO DIGITAL INTEGRADOR .................................................................... 35 3.1. A EVOLUÇÃO DO TREINAMENTO FÍSICO ................................................... 35 4. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................... 35 5. CONSIDERAÇÕES ............................................................................................... 39 6. E-REFERÊNCIAS ................................................................................................. 39 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 40 UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 43 2. CONTEÚDO BÁSICO DE REFERÊNCIA ................................................................. 44 2.1. FONTES DE ENERGIA ................................................................................. 44 2.2. RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO ........................................................... 71 2.3. MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA .............................. 80 2.1. EFEITOS DO TREINAMENTO AERÓBIO DE ALTA INTENSIDADE SOBRE A ECONOMIA DE CORRIDA EM ATLETAS ....................................................... 94 2.2. DETERMINAÇÃO VISUAL DO COMPONENTE RÁPIDO DO EXCESSO DO CONSUMO DE OXIGÊNIO APÓS O EXERCÍCIO ............................................ 95 2.3. AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE FORÇA EXPLOSIVA EM VOLEIBOLISTAS .. 96 3. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................... 96 4. CONSIDERAÇÕES ............................................................................................... 101 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 101 UNIDADE 3 – SISTEMAS RESPIRATÓRIO E CARDIOVASCULAR 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 105 2. CONTEÚDO BÁSICO DE REFERÊNCIA ................................................................. 105 2.1. SISTEMA RESPIRATÓRIO ............................................................................ 105 2.2. SISTEMA CARDIOVASCULAR ...................................................................... 122 3. CONTEÚDO DIGITAL INTEGRADOR .................................................................... 137 3.1. REABILITAÇÃO PULMONAR E HIPERVENTILAÇÃO NOS EXERCÍCIOS .......... 137 3.2. COMPORTAMENTO DA PRESSÃO ARTERIAL E DA FREQUÊNCIA CARDÍACA NOS TREINAMENTOS DE FORÇA ................................................................ 138 4. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................... 140 5. CONSIDERAÇÕES ............................................................................................... 146 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 146 UNIDADE 4 – CONSUMO MÁXIMO DE OXIGÊNIO E ANÁLISE DO LACTATO SANGUÍNEO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 151 2. CONTEÚDO BÁSICO DE REFERÊNCIA ................................................................. 152 2.1. CONSUMO MÁXIMO DE OXIGÊNIO (VO2MÁX.)......................................... 152 2.2. ANÁLISEDO LACTATO SANGUÍNEO ........................................................... 169 3. CONTEÚDO DIGITAL INTEGRADOR .................................................................... 180 3.1. FATORES DETERMINANTES E LIMITANTES DO CONSUMO MÁXIMO DE OXIGÊNIO (VO2MÁX.) ................................................................................. 180 3.2. DETERMINAÇÃO DO CONSUMO MÁXIMO DO OXIGÊNIO E ANÁLISE DO LACTATO SANGUÍNEO ................................................................................ 181 4. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................... 183 5. CONSIDERAÇÕES ............................................................................................... 189 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 190 7 CONTEÚDO INTRODUTÓRIO Conteúdo Fontes de energia; Recuperação após o Exercício; Mensuração de Energia, Trabalho e Potência; Ventilação e Mecânica Pulmonares; Permuta e Transporte dos Gases; Sistema Cardiovascular: Função e Respostas ao Exercício; Controle Cardiorrespiratório. Métodos para Treinamento Anaeróbio e Respostas Fisiológicas; Métodos para Treinamento Aeróbio e Respostas Fisiológicas; Desenvolvimento de Força Muscular, Endurance e Flexibilidade; Consumo Máximo de Oxigênio; Análise do Lactato Sanguíneo. Bibliografia Básica FOSS, M. L.; KETEYIAN, S. J. Fox – Bases fisiológicas do exercício e do esporte. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000. McARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do Exercício – Energia, nutrição e desempenho humano. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do Exercício – Teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. Bibliografia Complementar ACSM – AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE. Manual de pesquisa das diretrizes do ACSM para os testes de esforço e sua prescrição. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003. DENADAI, B. S.; GRECO, C. C. Prescrição do treinamento aeróbio: teoria e prática. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. DUFFIELD, R.; DAWSON, B.; GOODMAN, C. Energy system contribution to 100-m and 200-m track running events. Journal of Science and Medicine in Sport, Belconnen, v. 7, n. 3, p. 302-313, 2004. 8 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO ______. Energy system contribution to 400-metre and 800-metre track running. Journal of Sports Sciences, London, v. 23, n. 3, p. 299-307, 2005. KENNEY, W. L.; WILMORE, J. H.; COSTILL, D. L. Fisiologia do Esporte e do Exercício. 5. ed. São Paulo: Manole, 2013. É importante saber: –––––––––––––––––––––––––––––––– Esta obra está dividida, para fins didáticos, em duas partes: Conteúdo Básico de Referência (CBR): é o referencial teórico e prático que deverá ser assimilado para aquisição das competências, habilidades e atitudes necessárias à prática profissional. Portanto, no CBR, estão condensados os principais conceitos, os princípios, os postulados, as teses, as regras, os procedimentos e o fundamento ontológico (o que é?) e etiológico (qual sua origem?) referentes a um campo de saber. Conteúdo Digital Integrador (CDI): são conteúdos preexistentes, previamente selecionados nas Bibliotecas Virtuais Universitárias conveniadas ou disponibilizados em sites acadêmicos confiáveis. São chamados “Conteúdos Digitais Integradores” porque são imprescindíveis para o aprofundamento do Conteúdo Básico de Referência. Juntos, não apenas privilegiam a convergência de mídias (vídeos complementares) e a leitura de “navegação” (hipertexto), como também garantem a abrangência, a densidade e a profundidade dos temas estudados. Portanto, são conteúdos de estudo obrigatórios, para efeito de avaliação. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 9© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO 1. INTRODUÇÃO Prezado aluno, seja bem-vindo! Iniciaremos o estudo de Bases Fisiológicas do Movimento Humano, em que você obterá as informações necessárias para o embasamento teórico da sua futura profissão e para as atividades que virão. Na Unidade 1, vamos conhecer um pouco da história da Fisiologia do Exercício, quais seus principais pesquisadores e quais as principais descobertas que contribuíram para a evolução da avaliação e prescrição da atividade física. Na Unidade 2, forneceremos uma explicação sobre a principal fonte de energia e quais as formas em que é encontrada, quais sistemas produzem energia para a ressíntese de Adenosina Trifosfato (ATP, do inglês Adenosine Triphosphate), e como é a demanda energética no repouso e no exercício. Ainda na Unidade 2, estudaremos as fontes de energia, a recuperação após o exercício e a mensuração de energia, trabalho e potência. Estes conteúdos foram elaborados para que sua compreensão seja facilitada. É necessário, porém, que você estude as referências básicas e complementares, para se aprofundar nos conteúdos e aprender mais sobre a Fisiologia do Exercício. Em se tratando das fontes de energia, serão estudados a ATP e os sistemas que produzem energia para a sua ressíntese. Depois, serão abordados o sistema aeróbio e o metabolismo das gorduras e das proteínas. No tópico Recuperação após o Exercício, será definido o termo "oxigênio de recuperação" e como ele pode ser calculado. Posteriormente, abordaremos os componentes rápido e lento, explicando as diferenças entre eles e quais fatores 10 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO contribuem para esses componentes. Em seguida, trataremos da restauração da fosfocreatina e do glicogênio muscular, de qual o tipo de exercício realizado e de qual nutriente foi absorvido após a alimentação. E, no tópico Mensuração de Energia, Trabalho e Potência, definiremos ergômetro e quais os principais tipos para a avaliação e reavaliação de um indivíduo. Relataremos, também, o que é trabalho e potência, como mensurar cada um e como calcular o trabalho realizado em diferentes ergômetros. Em seguida, trataremos da calorimetria direta e indireta e de como calcular o gasto energético durante determinada atividade física. Para finalizar esse assunto, será definido o Equivalente Metabólico (MET, do inglês Metabolic Equivalente Task) e como calculá-lo. Já na Unidade 3 estudaremos, inicialmente, o sistema respiratório, abordando a função desse sistema, a definição da ventilação pulmonar, dos volumes, capacidades e medidas pulmonares durante o repouso e o exercício. Em seguida, discutiremos a capacidade vital em sedentários e atletas, e a importância do seu conhecimento na prática da atividade física. Além disso, veremos o transporte de oxigênio e dióxido de carbono no sangue durante o repouso e a atividade física e, finalmente, em se tratando de sistema respiratório, abordaremos as principais variações dos padrões respiratórios normais. Após o estudo do sistema respiratório, iniciaremos o estudo do sistema cardiovascular, explicando o comportamento da pressão arterial no repouso e durante o exercício. Também serão discutidos o ciclo cardíaco, o volume sistólico, a fração de ejeção, a frequência cardíaca e o débito cardíaco no repouso e no exercício, comparando indivíduos sedentários e treinados. 11© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO Na última unidade, Unidade 4, serão estudados o consumo máximo de oxigênio (VO2máx.) e a análise do lactato sanguíneo. Esses dois índices são os principais e mais utilizados para avaliar e prescrever o treinamento, objetivando melhora na aptidão do componente cardiorrespiratório. Consequentemente, é de extrema importância o seu aprendizado, já que a maioria das atividades físicas praticadas tem predominância da participação aeróbia, ou seja, depende da aptidão do sistema cardiorrespiratório. Dessa forma, nessa unidade você aprenderá sobre o conceito de VO2máx., os valores de VO2máx.em indivíduos sedentários e em diferentes modalidades esportivas, compreendendo quais são os efeitos do treinamento sobre o VO2máx. Além disso, você estudará o débito cardíaco, a diferença arteriovenosa de oxigênio e o duplo produto relacionado ao VO2máx. Para finalizar o estudo sobre o consumo máximo de oxigênio, serão abordados os fatores que influenciam o efeito do treinamento sobre o VO2máx., alguns aspectos do treinamento concorrente: força e aeróbio, e uma aplicação prática para a determinação do consumo máximo de oxigênio. Sobre a análise do lactato sanguíneo, serão estudados a cinética e os fatores que influenciam o metabolismo do lactato no exercício. Em seguida, discutiremos sobre o limiar aeróbio e anaeróbio, e como esses índices podem ser utilizados para prescrever a intensidade do treinamento. Concluindo a nossa discussão, explicaremos os efeitos do treinamento de resistência na remoção do lactato. 2. GLOSSÁRIO DE CONCEITOS O Glossário de Conceitos permite uma consulta rápida e precisa das definições conceituais, possibilitando um bom 12 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO domínio dos termos técnico-científicos utilizados na área de conhecimento dos temas tratados. 1) Ação dinâmica: é qualquer ação muscular que produz movimento da articulação (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 2) Ação concêntrica: é um encurtamento muscular (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 3) Ação excêntrica: é quando ocorre um alongamento do músculo (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 4) Ação isométrica: é quando o músculo se contrai sem mover-se, gerando força, enquanto seu comprimento permanece inalterado (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 5) Acetilcoenzima A (acetil-CoA): é um composto que forma o ponto de entrada comum no Ciclo de Krebs para a oxidação dos carboidratos e gorduras (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 6) Ácidos graxos livres: componentes da gordura utilizados pelo corpo para o metabolismo (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 7) Adenosina Difosfato (ADP, de Adenosine Diphosphate): composto de fosfato de alta energia, com base no qual o ATP é formado (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 8) Adenosina Trifosfato (ATP, de Adenosine Triphosphate): enzima que quebra o último grupo fosfato do ATP, liberando grande quantidade de energia e reduzindo o ATP em ADP e Pi (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 9) Adrenalina: catecolamina liberada pela medula adrenal que, junto à noradrenalina, prepara o corpo 13© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO para a luta ou a resposta rápida (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 10) Aeróbio: na presença de oxigênio (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 11) Aminoácidos: principais componentes das proteínas que são sintetizados pelas células vivas ou obtidos pelo organismo mediante dieta (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 12) Anabolismo: é a formação de tecido corporal, ou seja, a fase construtiva do metabolismo (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 13) Anaeróbio: na ausência de oxigênio (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 14) Bradicardia: é a frequência cardíaca de repouso inferior a 60 batimentos cardíacos por minuto (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 15) Calorimetria direta: método de mensuração da velocidade e da quantidade de produção de energia pelo corpo mediante mensuração direta da produção de calor corporal (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 16) Calorimetria indireta: método para estimar o gasto energético mediante mensuração dos gases respiratórios (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 17) Calorímetro: dispositivo para a mensuração do calor produzido pelo corpo (ou por reações químicas específicas) (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 18) Capacidade Pulmonar Total (CPT): soma da capacidade vital e do volume residual (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 14 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO 19) Capacidade Vital (CV): volume máximo de ar expirado dos pulmões após uma inspiração máxima (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 20) Catabolismo: a degradação dos tecidos corporais – a fase destrutiva do metabolismo (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 21) Catecolaminas: aminas biologicamente ativas (compostos orgânicos derivados da amônia), como a adrenalina e a noradrenalina, que possuem efeitos potentes similares aos do sistema nervoso simpático (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 22) Ciclo cardíaco: período que inclui todos os eventos entre dois batimentos cardíacos consecutivos (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 23) Ciclo de Krebs: séries de reações químicas que envolvem a oxidação completa da acetil-CoA e produzem 2 mols de ATP (energia) com hidrogênio e carbono, os quais se combinam com o oxigênio para formar H2O e CO2 (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 24) Consumo de oxigênio excessivo pós-exercício: consumo elevado de oxigênio, acima dos níveis de repouso, após o exercício. Durante certo período, tal consumo foi denominado “débito de oxigênio” (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 25) Consumo máximo de oxigênio (VO2máx.): capacidade máxima de consumo de oxigênio pelo corpo durante esforço máximo. É também conhecido como potência aeróbia, captação máxima de oxigênio, ingestão máxima de oxigênio e capacidade de resistência cardiorrespiratória (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 15© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO 26) Creatina: substância encontrada nos musculoesque- léticos, mais comumente sob a forma de Creatina- -Fosfato (CP). Os suplementos de creatina são utili- zados como auxílios ergogênicos com frequência, pois existem teorias de que eles aumentam as concentra- ções de CP e melhoram, consequentemente, o sistema energético ATP-CP, mantendo as concentrações de ATP nos músculos em níveis mais elevados (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 27) Creatina-Fosfato (CP): composto rico em energia que tem papel fundamental na sua reserva para a ação muscular, mantendo a concentração de ATP (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 28) Débito Cardíaco (DC): o volume de sangue bombeado pelo coração por minuto. O DC é igual à frequência cardíaca pelo volume sistólico (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 29) Dor muscular aguda: ocorrida durante e imediatamente após um período de exercícios (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 30) Dor muscular tardia: dor muscular ocorrida após um ou dois dias de exercícios intensos (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 31) Endurance: capacidade de suportar a fadiga, incluindo as resistências muscular e cardiorrespiratória (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 32) Esteroides anabolizantes: drogas controladas com características anabolizantes (estimuladoras do crescimento) da testosterona, utilizadas por alguns atletas para aumentar o tamanho corporal e a massa muscular (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 16 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO 33) Exaustão: incapacidade de continuar o trabalho (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 34) Fadiga: sensação geral de cansaço e concomitante diminuição do desempenho muscular (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 35) Fisiologia do exercício: estudo de como a estrutura e as funções corporais são alteradas pela exposição a períodos agudos e crônicos de exercícios (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 36) Frequência cardíaca de repouso: é a frequência cardíaca entre 60 e 80 batimentos cardíacos por minuto (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 37) Frequência cardíaca do estado estável: é a frequência cardíaca mantida constante nos níveis submáximos do exercício, quando a taxa de trabalho também permanece constante (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 38) Frequência Cardíaca Máxima (FCM): o maior valor da frequência cardíaca atingível durante um esforço máximo até o ponto de exaustão (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 39) Glicogênese: é a conversão de glicose em glicogênio (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 40) Glicogênio: a forma de estocar carboidratos no corpo, predominantemente encontrado no músculoe no fígado (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 41) Glicólise: degradação da glicose em ácido pirúvico (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 17© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO 42) Gliconeogênese: conversão da proteína ou glicerol da gordura em glicose (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 43) Hemoglobina: pigmento do eritrócito que contém ferro e que se liga ao oxigênio (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 44) Hipertensão: pressão arterial anormalmente elevada. Nos adultos, a hipertensão é definida, em geral, como a pressão sistólica superior a 140mmHg ou a pressão diastólica acima de 90mmHg (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 45) Hipertrofia: aumento do tamanho ou da massa de um órgão ou de um tecido corporal (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 46) Lactato: sal formado tomando por base o ácido lático (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 47) Limiar: quantidade mínima de estímulo necessário para desencadear uma resposta. É, também, despolarização mínima necessária para produzir um potencial de ação nos neurônios (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 48) Limiar anaeróbio: o ponto em que as demandas metabólicas do exercício não podem mais ser satisfeitas pelas fontes aeróbias disponíveis e no qual ocorre um aumento do metabolismo anaeróbio, refletido pelo aumento da concentração sérica de lactato (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 49) Manobra de Valsalva: processo de sustentação de uma inspiração na tentativa de comprimir o conteúdo das cavidades torácica e abdominal, provocando aumento das pressões intra-abdominal e intratorácica (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 18 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO 50) Miosina: uma das proteínas formadoras dos filamentos que produzem a ação muscular (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 51) Noradrenalina: catecolamina liberada pela medula adrenal, que, com a adrenalina, prepara o corpo para a luta ou a resposta rápida (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 52) Potencial de ação: grande despolarização da membrana de um neurônio ou de uma célula muscular que é conduzida pela célula (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 53) Pressão arterial sistólica: a maior pressão arterial resultante da sístole (fase de contração do coração) (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 54) Pressão arterial diastólica: a pressão arterial mais baixa, resultante da diástole ventricular (a fase de repouso) (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 55) Sistema ATP-PC: sistema energético anaeróbio simples que funciona para manter as concentrações de ATP. A degradação da fosfatocreatina libera P, que se combina, então, com a ADP para formar o ATP (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 56) Sistema oxidativo: o sistema energético mais complexo do organismo, o qual gera energia (em grande quantidade), desmembrando substratos com o auxílio do oxigênio (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 57) Volume Corrente (VC): quantidade de ar inspirado ou expirado durante um ciclo respiratório normal (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 19© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO 58) Volume de ejeção ou Volume Sistólico (VS): quantidade de sangue ejetada do ventrículo esquerdo durante a contração. Diferença entre o volume diastólico final e o volume sistólico final (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 59) Volume Diastólico Final (VDF): volume de sangue no interior do ventrículo esquerdo no final da diástole, antes da contração (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 60) Volume Residual (VR): quantidade de ar que não pode ser expirada dos pulmões (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 61) Volume Sistólico Final (VSF): volume de sangue que permanece no ventrículo esquerdo no final da sístole, após a contração (KENNEY; WILMORE; COSTILL, 2013). 3. ESQUEMA DOS CONCEITOS-CHAVE Qualquer atividade física necessita de contração muscular, que depende de energia para ocorrer. Essa energia é fornecida pelo ATP, que, por sua vez, pode ser ressintetizado pelos sistemas anaeróbio alático, anaeróbio lático e aeróbio. Independentemente do sistema predominante, os substratos utilizados são transportados até as células musculares pelo sistema circulatório. Quando é necessário o oxigênio, porém, torna-se fundamental a participação do sistema respiratório, o qual fornece o oxigênio de que a célula precisa para produzir energia. Contudo, só o oxigênio não é suficiente para tal produção. É importante que haja, também, os diferentes substratos, como, por exemplo, carboidratos, proteínas e gorduras, os quais são fornecidos pelo sistema digestório. 20 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO Apesar da participação dos sistemas circulatório, respiratório e digestório no fornecimento de nutrientes, as concentrações de água e eletrólitos são constantemente controladas pelo sistema renal. Esse sistema regula a concentração de água e eletrólitos, impedindo que ocorra um desequilíbrio homeostático no meio. Para o controle de todos esses sistemas, é necessária a participação do sistema endócrino, que faz um ajuste a longo prazo, e do sistema nervoso, que controla, principalmente, os músculos e as secreções exócrinas e endócrinas. Todos esses processos não seriam possíveis se não fosse a capacidade do sistema musculoesquelético de procurar ou obter alimento para o fornecimento de energia para a contração muscular e a manutenção da vida. De qualquer forma, cada sistema contribui de acordo com a sua função para a homeostasia ou o equilíbrio interno durante o repouso ou a prática de atividade física. O conhecimento de todos esses sistemas durante a prática da atividade física é de extrema importância para entender todas as alterações fisiológicas que ocorrem durante o exercício e com o treinamento. O Esquema a seguir possibilita uma visão geral dos conceitos mais importantes deste estudo. 21© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO SistemaSistema Circulatório Sistema RespiratórioSistema Digestório ATIVIDADE FÍSICA “CONTRAÇÃO MUSCULAR” Sistema EndócrinoSistema Musculoesqueléticoq Sistema RenalSistema NervosoSistema Nervoso Esquema dos Conceitos-Chave da obra Bases Fisiológicas do Movimento Humano 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ACSM – AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE. Manual de pesquisa das diretrizes do ACSM para os testes de esforço e sua prescrição. 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003. DENADAI, B. S.; GRECO, C. C. Prescrição do treinamento aeróbio: teoria e prática. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. DUFFIELD, R.; DAWSON, B.; GOODMAN, C. Energy system contribution to 100-m and 200-m track running events. Journal of Science and Medicine in Sport, Belconnen, v. 7, n. 3, p. 302-313, 2004. 22 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO CONTEÚDO INTRODUTÓRIO ______. Energy system contribution to 400-metre and 800-metre track running. Journal of Sports Sciences, London, v. 23, n. 3, p. 299-307, 2005. FOSS, M. L.; KETEYIAN, S. J. Fox – Bases fisiológicas do exercício e do esporte. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000. HILL, D. W. Energy system contributions in middle-distance running events. Journal of Sports Sciences, Abingdon, v. 17, n. 17, p. 477-483, 1999. KENNEY, W. L.; WILMORE, J. H.; COSTILL, D. L. Fisiologia do Esporte e do Exercício. 5. ed. São Paulo: Manole, 2013. McARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do Exercício – Energia, nutrição e desempenho humano. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do Exercício – Teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. 23 UNIDADE 1 BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Objetivos • Refletir sobre os primeiros estudos sobre o funciona- mento do corpo humano durante a prática de atividade física. • Conhecer os principais ganhadores do Prêmio Nobel, cujo trabalho de pesquisa envolve a Fisiologia do Exercício. • Identificar os principais pesquisadores relacionadoscom a prática de atividade física e o desempenho físico. Conteúdos • Breve histórico da Fisiologia do Exercício. • Diferentes estudos sobre o funcionamento do organismo humano. • Ganhadores do Prêmio Nobel relacionados com a prática de atividade física. Orientações para o estudo da unidade Antes de iniciar o estudo desta unidade, leia as orientações a seguir: 24 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 1) Tenha sempre à mão o significado dos conceitos explicitados no Glossário e suas ligações pelo Esquema de Conceitos-chave para o estudo de todas as unidades desta obra. Isso poderá facilitar sua aprendizagem e seu desempenho. 2) Pesquise em livros ou na internet o assunto abordado nesta unidade e selecione as informações que considerar interessantes e importantes, disponibilizando-as para seus colegas na Lista. Lembre-se de que você é protagonista do processo educativo. 3) Não deixe de recorrer aos materiais complementares descritos no Conteúdo Digital Integrador. 25© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 1. INTRODUÇÃO O estudo da história da Fisiologia do Exercício é muito importante, pois nos possibilita entender como foram iniciadas as pesquisas científicas e quais contribuições elas deram para a prática de atividade física. Com base no estudo dos nossos antepassados, podemos entender o processo de transformação e evolução de toda a estrutura relacionada à atividade física. O acúmulo de conhecimentos proporciona mudanças substanciais no modo de vida da humanidade e no próprio homem, além de abrir horizontes de transformações e, em se tratando deste estudo, contribuir para uma sociedade mais saudável e com melhor qualidade de vida. Então, vamos aos estudos! 2. CONTEÚDO BÁSICO DE REFERÊNCIA O Conteúdo Básico de Referência apresenta, de forma sucinta, os temas abordados nesta unidade. Para sua compreensão integral, é necessário o aprofundamento pelo estudo do Conteúdo Digital Integrador. 2.1. HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO As Bases Fisiológicas do Movimento Humano tratam das adaptações agudas e crônicas durante a prática de atividade física. Vamos às suas definições. A adaptação aguda ocorre quando o indivíduo está se exercitando. Por exemplo: durante uma caminhada, a frequência cardíaca aumenta para suprir a demanda de oxigênio e nutrientes 26 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO nas células musculares. Já a adaptação crônica acontece com o decorrer do tempo (podem ser semanas, meses ou anos), quando o indivíduo pratica a atividade física regularmente. Por exemplo: a frequência cardíaca em repouso de maratonistas é menor do que a frequência cardíaca em indivíduos sedentários. Independentemente de qual conteúdo você estudará, é importante conhecer e preservar a sua história. A história da Fisiologia do Exercício possibilita ao aluno conhecer as suas "raízes". A seguir, faremos um breve resumo dos acontecimentos históricos relacionados à Fisiologia do Exercício. Em 1789, Lavoisier (Figura 1) e Sequin (França) começaram a observar a captação de oxigênio em um indivíduo em repouso e durante a prática de atividade física. Figura 1 Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). 27© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO O francês François Magendie (Figura 2), em 1821, médico e fisiologista experimental, escreveu a primeira revista sobre o estudo da Fisiologia Experimental. Ele estudou a ação da estricnina, do iodeto, do brometo, do ópio, da morfina etc. Estudou, ainda, o nitrogênio e as funções motoras e sensoriais dos nervos espinhais. Figura 2 François Magendie (1783-1855). Em 1822, o norte-americano William Beaumont estudou os líquidos estomacais com a ingestão de diferentes alimentos. O francês Jean-Baptiste Boussingault analisou, na década de 30 (século 19), a nutrição animal, comparando-a com a nutrição humana. Analisou os efeitos da ingestão de cálcio, ferro e outros nutrientes. Estudou, também, a produção de dióxido de carbono pelas plantas. O alemão Hermann von Helmholtz (Figura 3), em 1847, relatou sobre a lei de conservação da energia. 28 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Figura 3 Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894). Em 1860 (século 19), Edward Hitchcock (Figura 4) foi designado professor de Higiene e Educação Física e escreveu o livro intitulado Anatomia e Fisiologia elementar para colégios, academias e outras escolas. Além disso, estudou sobre a composição corporal, força muscular, capacidade pulmonar e pilosidade (quantidade de pelos). Figura 4 Edward Hitchcock (1793-1864). 29© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO O francês Claude-Louis Berthollet (Figura 5) estudou sobre a quantidade de calor eliminado pelo corpo e a relação com a queima de carboidrato e gordura. Figura 5 Claude-Louis Berthollet (1748-1822). Em 1866, o norte-americano Austin Flint Jr. (Figura 6) realizou várias pesquisas em Fisiologia Humana para investigar a função do fígado e a produção de glicogênio. Escreveu várias obras sobre a fisiologia do corpo humano. Figura 6 Austin Flint Jr. (1836-1915). 30 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Outro alemão, chamado Max Rubner (Figura 7), em 1894, realizou experiências com a utilização de um calorímetro direto para observar o gasto de energia em cães. Essas experiências, junto às dos norte-americanos Atwater e Benedict, determinaram que é possível medir as taxas metabólicas no ser humano, medindo o volume e a composição do ar expirado. O que essas experiências têm a ver com o nosso dia a dia? São elas que possibilitam medir as calorias dos carboidratos, gorduras e proteínas, dos alimentos ingeridos. Além disso, foram a base para, posteriormente, calcular o gasto calórico no repouso e durante a prática de atividade física. Figura 7 Max Rubner (1855-1949). Otto Meyerhof (Figura 8) estudou a Bioenergética e ganhou o Prêmio Nobel em 1923. Estudou, também, o sistema enzimático que intensificava a formação de ácido lático a partir do glicogênio. 31© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Figura 8 Otto Fritz Meyerhof (1884-1951). Em 1929, Frederick Gowland Hopkins (Figura 9) ganhou o Prêmio Nobel por estudar o aminoácido triptofano, também pesquisando sobre a química muscular e a cinética do ácido lático durante o repouso e a prática de atividade física. Figura 9 Frederick Hopkins (1861-1947). 32 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Os bioquímicos nascidos em Praga, na República Tcheca, Carl Ferdinand Cori e sua esposa Gerty Cori (Figura 10), ganharam o Prêmio Nobel de 1947 de Fisiologia por terem descoberto a sequência da conversão do glicogênio para a regulação da glicose sanguínea. Além disso, criaram o Ciclo de Cori (que leva os seus nomes) para explicar a conversão de lactato a glicose no fígado. Figura 10 Carl Ferdinand Cori (1896-1984) e Gerty Theresa Cori (1896-1957). Claude Bernard (Figura 11), médico francês, foi aclamado como o grande fisiologista do século 19 e originou o pensamento sobre a Fisiologia Moderna. Por volta de 1860, denominou o meio interno como milieu intérieur. Estudou o suco gástrico e a sua ação na digestão dos alimentos, o fígado e a produção de glicose, a secreção pancreática na digestão dos lipídios, bem como a temperatura corporal e a ação do monóxido de carbono na respiração. 33© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Figura 11 Claude Bernard (1813-1878). A norte-americana Rosalyn Sussman Yalow (Figura12) ganhou o Prêmio Nobel em 1977 por ter estudado e desenvolvido o Radioimunoensaio (RIA, do inglês Radio Imuno Assay), um método que usa elementos radioativos para estudar doenças e reações químicas, medindo substâncias químicas ou biológicas como hormônios, vírus, vitaminas, enzimas e medicamentos. Figura 12 Rosalyn Sussman Yalow (1921-2011). 34 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Você, provavelmente, não está entendendo muito bem todos esses “estudos” e as conquistas desses diversos fisiologistas no decorrer dos séculos 19 e 20. Quando você começar a estudar o próximo tópico e prosseguir, perceberá que estes mesmos fisiologistas serão citados no decorrer da leitura. Por isso, não precisa ficar assustado com todas essas terminologias mencionadas anteriormente. Você será capaz de entendê-las e, assim, estará preparado para aplicar esses conceitos na prática de atividade física com diferentes indivíduos e populações. Antes de realizar as questões autoavaliativas propostas no Tópico 4, você deve fazer a leitura indicada no Tópico 3.1. para compreender a evolução do treinamento físico através da História. Vídeo complementar ––––––––––––––––––––––––––––––– Neste momento, é fundamental que você assista ao vídeo complementar. • Para assistir ao vídeo pela Sala de Aula Virtual, clique no ícone Videoaula, localizado na barra superior. Em seguida, selecione o nível de seu curso (Graduação), a categoria (Disciplinar) e o tipo de vídeo (Complementar). Por fim, clique no nome da disciplina para abrir a lista de vídeos. • Para assistir ao vídeo pelo seu CD, clique no botão “Vídeos” e selecione: Bases Fisiológicas do Movimento Humano – Vídeos Complementares – Complementar 1. –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 35© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 3. CONTEÚDO DIGITAL INTEGRADOR O Conteúdo Digital Integrador representa uma condição necessária e indispensável para você compreender integralmente os conteúdos apresentados nesta unidade. 3.1. A EVOLUÇÃO DO TREINAMENTO FÍSICO No artigo indicado a seguir, o conteúdo abordado é muito importante para garantir o seu aprendizado com profundidade e abrangência. Como você poderá constatar no referido artigo, a evolução do treinamento físico se deu graças ao embasamento da ciência do desporto. Para tanto, acesse o seguinte link: • ALMEIDA, H. F. R.; ALMEIDA, D. C. M.; GOMES, A. C. Uma ótica evolutiva do treinamento desportivo através da história. Revista Treinamento Desportivo, Curitiba, v. 5, n. 1, p. 40-52, 2000. Disponível em: <https://www. antoniocgomes.com/cms/pdf/28022011154104.pdf>. Acesso em: 27 ago. 2015. 4. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS A autoavaliação pode ser uma ferramenta importante para você testar o seu desempenho. Se encontrar dificuldades em responder às questões a seguir, você deverá revisar os conteúdos estudados para sanar as suas dúvidas. 1) Lavoisier e Sequin (França) começaram, em 1789, a observar em indivíduos no repouso e durante a prática de atividade física: a) a captação de oxigênio num indivíduo em repouso e durante a prática de atividade física. b) o consumo máximo de oxigênio e a diferença arteriovenosa de oxigênio. 36 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO c) o retorno venoso e a frequência cardíaca. d) o débito cardíaco e o volume sistólico. e) o distúrbio do meio interno e o estado estável. 2) Qual médico francês foi aclamado como o grande fisiologista do século 19 e originou o pensamento sobre a Fisiologia Moderna? Por volta de 1860, ele denominou o meio interno como milieu intérieur. Além disso, estudou o suco gástrico e a sua ação na digestão dos alimentos; o fígado e a produção de glicose; a secreção pancreática na digestão dos lipídios; a temperatura corporal e a ação do monóxido de carbono na respiração. a) Claude Bernard. b) Lavoisier. c) François Magendie. d) William Beaumont. e) Hermann von Helmholtz. 3) Em 1821, o francês François Magendie escreveu a primeira revista sobre o estudo da Fisiologia Experimental. Ele estudou: a) a ação muscular durante o exercício. b) a ação da estricnina, do iodeto, do brometo, do ópio, da morfina; além disso, estudou o nitrogênio e as funções motoras e sensoriais dos nervos espinhais. c) a frequência respiratória e o volume corrente. d) o metabolismo corporal e o exercício na prevenção das doenças. e) a retroalimentação negativa e o centro de integração. 4) Na década de 30 (século 19), o francês Jean-Baptiste Boussingault anali- sou a nutrição animal, comparando-a com a nutrição humana. Analisou também: a) a homeostasia e o centro efetor. b) a insulina e a glicemia. c) os efeitos da ingestão de cálcio, ferro e outros nutrientes; estudou, também, a produção de dióxido de carbono pelas plantas. d) o aumento do desempenho e o distúrbio do meio interno. e) a sacarose e a frutose. 37© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 5) Edward Hitchcock, na década de 60 (século 19), estudou: a) os sítios ativos e as moléculas reagentes. b) a fosforilação oxidativa e o sistema ATP-PC. c) a degradação da glicose e a ressíntese de PC. d) a composição corporal, a força muscular, a capacidade pulmonar e a pilosidade (quantidade de pelos). e) a fosfofrutoquinase e a creatina quinase. 6) O francês Claude-Louis Berthollet estudou a quantidade de calor eliminado pelo corpo e a relação entre: a) as proteínas e os carboidratos. b) os carboidratos e o exercício de longa duração. c) as enzimas oxidativas e a creatina quinase. d) os íons hidrogênio e a acetil-CoA. e) a queima de carboidratos e gorduras. 7) O norte-americano Austin Flint Jr., em 1866, escreveu sobre a fisiologia do corpo humano e realizou várias pesquisas em Fisiologia Humana sobre: a) a função do fígado e a produção de glicogênio. b) a função dos pulmões e a produção da substância surfactante. c) a função do cérebro e a produção de acetilcolina. d) a função dos rins e a produção de renina. e) a função do coração e a hipertensão. 8) Otto Meyerhof é reconhecido devido aos seus estudos relacionados ao (à): a) metabolismo das gorduras durante o repouso. b) formação de ácido lático a partir do glicogênio. c) consumo máximo de oxigênio. d) metabolismo do ácido cítrico. e) débito de oxigênio. 9) Hopkins, em 1929, ganhou o Prêmio Nobel por estudar o: a) aminoácido triptofano. b) aminoácido valina. 38 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO c) aminoácido fenilalanina. d) aminoácido aspartato. e) aminoácido glutâmico. 10) Quem ganhou o Prêmio Nobel em 1947, na República Tcheca, por terem descoberto a sequência da conversão do glicogênio para a regulação da glicose sanguínea? Além disso, criaram o Ciclo de Cori para explicar a conversão de lactato a glicose no fígado. a) Max Rubner e Claude-Louis Berthollet. b) Carl Ferdinand Cori e sua esposa Gerty Cori. c) Claude Bernard e Rosalyn Sussman Yalow. d) Frederick Gowland Hopkins e Edward Hitchcock. e) Otto Meyerhof e Hermann von Helmholtz. Gabarito Confira, a seguir, as respostas corretas para as questões autoavaliativas propostas: Questões Resposta 1 A 2 A 3 B 4 C 5 D 6 E 7 A 8 B 9 A 10 B 39© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 5. CONSIDERAÇÕES Chegamos ao final da primeira unidade, que abordou brevemente o histórico da Fisiologia do Exercício. Nesta unidade, você conheceu os principais ganhadores do Prêmio Nobel, cujo trabalho de pesquisa abrangeu a Fisiologia do Exercício. Além disso, você estudou sobre os principais pesquisadores relacionados à prática de atividade física e ao desempenho físico. Veja agora o Conteúdo Digital Integrador que ampliará o seu conhecimento sobre o assunto. Na próxima unidade, você aprenderá sobre as fontesde energia, recuperação após o exercício e mensuração de energia, trabalho e potência. 6. E-REFERÊNCIAS Lista de figuras Figura 1 Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Disponível em: <http://www. grupoescolar.com/pesquisa/antoine-laurent-lavoisier-17431794.html>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 2 François Magendie (1783-1855). Disponível em: <http://www.dec.ufcg.edu. br/biografias/FrancoMa.htm>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 3 Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894). Disponível em: <http://www.dec.ufcg.edu.br/biografias/HermnLud.html>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 4 Edward Hitchcock (1793-1864). Disponível em: <https://blog.hmns. org/2010/10/edward-hitchcock/>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 5 Claude-Louis Berthollet (1748-1822). Disponível em: <http://educacao.uol. com.br/biografias/claude-louis-berthollet.jhtm>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 6 Austin Flint Jr. (1836-1915). Disponível em: <http://www.picturehistory.com/ product/id/10378>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 7 Max Rubner (1855-1949). Disponível em: <http://www.hu-berlin.de/ ueberblick/geschichte/rektoren/rubner>. Acesso em: 26 ago. 2015. 40 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 1 – BREVE HISTÓRICO DA FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Figura 8 Otto Fritz Meyerhof (1884-1951). Disponível em: <http://www.jornallivre. com.br/112818/biografia-otto-fritz-meyerhof.html>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 9 Frederick Hopkins (1861-1947). Disponível em: <http://www.nobelprize.org/ nobel_prizes/medicine/laureates/1929/hopkins-bio.html>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 10 Carl Ferdinand Cori (1896-1984) e Gerty Theresa Cori (1896-1957). Disponível em: <http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistry-in-history/ themes/biomolecules/proteins-and-sugars/cori-and-cori.aspx>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 11 Claude Bernard (1813-1878). Disponível em: <http://www.cerebromente. org.br/n06/historia/bernard.htm>. Acesso em: 26 ago. 2015. Figura 12 Rosalyn Sussman Yalow (1921-2011). Disponível em: <http://www.ahistoria. com.br/biografia-de-rosalyn-sussman-yalow/>. Acesso em: 26 ago. 2015. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DENADAI, B. S. Índices fisiológicos de avaliação aeróbia: conceitos e aplicações. Ribeirão Preto: B. S. D., 1999. DENADAI, B. S.; GRECO, C. C. Prescrição do treinamento aeróbio: teoria e prática. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. DUFFIELD, R.; DAWSON, B.; GOODMAN, C. Energy system contribution to 100-m and 200-m track running events. Journal of Science and Medicine in Sport, Belconnen, v. 7, n. 3, p. 302-313, 2004. ______. Energy system contribution to 400-metre and 800-metre track running. Journal of Sports Science, London, v. 23, n. 3, p. 299-307, 2005. FOSS, M. L.; KETEYIAN, S. J. Fox – Bases fisiológicas do exercício e do esporte. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000. HILL, D. W. Energy system contributions in middle-distance running events. Journal of Sports Sciences, Abingdon, v. 17, n. 17, p. 477-483, 1999. PLATONOV, V. N. Tratado geral de treinamento desportivo. São Paulo: Phorte, 2008. POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do Exercício – Teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. 8. ed. Barueri: Manole, 2014. 41 FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Objetivos • Compreender a explicação sobre a principal fonte de energia e quais as formas encontradas. • Conhecer quais sistemas produzem energia para a ressíntese de ATP e como é a demanda energética no repouso e no exercício. • Definir oxigênio de recuperação, comportamento do componente rápido e lento durante a recuperação, e os componentes restaurados na recuperação. • Definir o que é ergômetro e explicar quais os principais tipos de ergômetros. • Compreender como se mensuram trabalho e potência. • Descrever o que é calorimetria direta tanto quanto indireta e o que é Equivalente Metabólico. Conteúdos • Fontes de energia. • Recuperação após o exercício. • Mensuração de energia, trabalho e potência. UNIDADE 2 42 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Orientações para o estudo da unidade Antes de iniciar o estudo desta unidade, leia as orientações a seguir: 1) Tenha sempre à mão um dicionário para pesquisar as palavras cujos significados você não saiba. Se for necessário, pesquise na internet alguns conceitos para compreender melhor o que você estiver estudando. 2) Lembre-se de que o nosso organismo age por interação e modulação entre todos os sistemas; por isso, conhecer bem cada um deles é muito importante. 3) Faça anotações de todas as suas dúvidas e tente solucioná-las por meio do nosso sistema de interatividade ou diretamente com o seu tutor. 4) Leia os livros da bibliografia indicada para ampliar seus horizontes teóricos. Coteje com o material didático e discuta a unidade com seus colegas e com o tutor. 43© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA 1. INTRODUÇÃO Na Unidade 1, você estudou, resumidamente, a história da Fisiologia do Exercício. Já nesta segunda unidade, você aprenderá sobre as fontes de energia, a recuperação após o exercício, a mensuração de energia, trabalho e potência. Com relação às fontes de energia, você estudará a Adenosina Trifosfato (ATP, do inglês Adenosine Triphosphate), ou trifosfato de adenosina, e os sistemas que produzem energia para a sua ressíntese. Depois, abordaremos o sistema aeróbio e o metabolismo das gorduras e das proteínas. Em seguida, trataremos das demandas energéticas no repouso e no exercício. Sobre a recuperação após o exercício, você aprenderá o que significa o termo "oxigênio de recuperação" e como é importante estudá-lo para conhecer como o indivíduo se recupera após uma ou mais sessão de treinamento. Com este conhecimento, você será capaz de prescrever corretamente a intensidade do treinamento, com uma recuperação adequada entre uma sessão e outra de exercício. Além disso, poderá orientar melhor o indivíduo que está participando de alguma atividade onde a intensidade é importante para um resultado final positivo. Na mensuração de energia, trabalho e potência, será definido o termo ergômetro, quais os principais tipos e, como podemos calcular o trabalho realizado em diferentes tipos de ergômetros. Para entender melhor a questão sobre gasto energético no exercício, a aprender a calculá-lo, serão abordados os termos: calorimetria direta e indireta. Finalmente, abordaremos o termo Equivalente Metabólico, o que é e, como podemos utilizá-lo para orientar diferentes indivíduos na realização do exercício físico. 44 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA 2. CONTEÚDO BÁSICO DE REFERÊNCIA O Conteúdo Básico de Referência apresenta, de forma sucinta, os temas abordados nesta unidade. Para sua compreensão integral, é necessário o aprofundamento pelo estudo do Conteúdo Digital Integrador. 2.1. FONTES DE ENERGIA Antes de abordarmos as fontes de energia, é necessário definir energia e trabalho. Energia é a capacidade de executar um trabalho ou realizar alguma ação. Trabalho, por sua vez, é uma medida da energia transferida de uma força ao longo de uma distância. Portanto, energia e trabalho são inseparáveis. Há, basicamente, seis formas de energia: 1) nuclear; 2) térmica; 3) luminosa; 4) química; 5) mecânica; 6) elétrica. Todas as formas de energia podem ser transformadas de uma para outra. Para o nosso entendimento em Bases Fisiológicas do Movimento Humano, nós estudaremos a transformação de energia química, presente nos alimentos que ingerimos, em energia mecânica, para a realização de trabalho. Esse trabalho pode ser uma atividade que executamos ou simplesmente o trabalhode algum órgão interno, por exemplo, o funcionamento do coração, fígado, pulmões e outros. 45© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Ciclo energético biológico e Adenosina Trifosfato (ATP) A energia solar provém da energia nuclear. Essa energia alcança a Terra em forma de energia térmica (por isso, sentimos o calor do Sol) e luminosa (responsável pela claridade). Por meio da fotossíntese, com a água e o dióxido de carbono, os vegetais verdes utilizam a energia da luz, transformando-a em energia química. Essa energia é utilizada para elaborar moléculas alimentares de glicose, proteínas, lipídios e celulose. Os animais alimentam-se dos vegetais verdes para se abastecer de energia. Os seres humanos alimentam-se desses vegetais ou dos animais para obter energia e, consequentemente, dependem da luz solar para a sobrevivência. Os alimentos que ingerimos junto ao oxigênio que absorvemos são transformados em dióxido de carbono (CO2) e água (H2O), sendo liberada grande quantidade de energia química. Essas reações químicas recebem o nome de respiração. Esta, por sua vez, fornece energia para a realização de trabalho. Como já mencionado, o trabalho pode ser externo (correr, nadar, pedalar etc.) e/ou interno (para o funcionamento dos órgãos). Todo esse processo é conhecido como ciclo energético biológico (Figura 1). 46 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Foss; Keteyian (2000, p. 19). Figura 1 Ciclo energético biológico. Infelizmente, não temos a capacidade de converter os nutrientes (carboidratos, gorduras, proteínas) diretamente em energia. Esses nutrientes que ingerimos durante a alimentação são utilizados para produzir o composto denominado Adenosina Trifosfato (ATP) (Figura 2). 47© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Powers; Howley (2014, p. 35). Figura 2 Adenosina Trifosfato. O ATP é composto por uma base denominada “adenina” e um açúcar chamado “ribose”, que se unem para formar a “adenosina”. Além disso, possui três grupos fosfatos. A ligação entre esses grupos é rica em energia. Para qualquer trabalho interno (funcionamento do corpo) ou externo (prática de atividades físicas), a energia provém do ATP. Quando este é utilizado, converte-se em difosfato de adenosina (ADP, de Adenosine Diphosphate), ou Adenosina Difosfato, e fosfato inorgânico (Figura 3). Para que essa reação química ocorra, é necessária a água, sendo liberados, aproximadamente, 9 quilocalorias de energia. A enzima que participa dessa reação é a Adenosinatrifosfatase (ATPase, do inglês Adenosinetriphosphatase). 48 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Kenney; Wilmore; Costill (2013, p. 120). Figura 3 Separação do fosfato da molécula de ATP pela ação da enzima ATPase. Nessa reação, é liberado íon hidrogênio em sua forma livre (H+), que, por sinal, provoca acidez no interior celular. Observe a presença de íons H+ na formação estrutural do trifosfato de adenosina na Figura 4. Fonte: Powers; Howley (2014, p. 35). Figura 4 Formação estrutural do trifosfato de adenosina. 49© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA A quantidade de ATP no interior da célula muscular é bastante limitada. Se uma pessoa correr na maior velocidade (ou intensidade) possível, as suas reservas de ATP intramuscular acabam em torno de 3 a 4 segundos. Mas, e se a pessoa continuar correndo? Como poderia obter mais energia? Lembre-se de que os seres humanos só podem obter energia da desintegração do ATP e, como já mencionado, ele é bastante limitado na célula muscular. Ainda bem que há três vias (ou sistemas) que produzem energia para formar novamente o ATP, ou seja, juntar o ADP com o fosfato. Desse modo, a referida pessoa terá mais ATP para obter mais energia e continuar realizando a sua atividade física. Esses três sistemas são: • Anaeróbio alático. • Anaeróbio lático. • Aeróbio. Sistema anaeróbio alático ou sistema ATP-PC Iniciaremos nossa discussão com este sistema porque ele é mais simples e, assim, você poderá entender facilmente como o ATP é formado novamente. O sistema anaeróbio alático pode também ser denominado como sistema ATP-PC ou ATP-CP ou, ainda, sistema dos fosfagênios. Recebe o nome de sistema ATP-PC ou CP porque nessa reação química é utilizada a fosfocreatina. E o nome de sistema dos fosfagênios é devido ao fato de que tanto o ATP quanto a PC têm fosfato em suas ligações. Qualquer uma dessas terminologias é válida, por isso devemos conhecê-las. 50 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Uma grande vantagem desse sistema é que ele é muito rápido, e a energia liberada é imediatamente utilizada para formar novamente o ATP, porque a ligação entre o fosfato e a creatina é muito simples. Por isso, ela é fácil de "quebrar" e liberar energia, funcionando da seguinte maneira: após a formação de ADP, a reação pode ser convertida para formar novamente o ATP. Tal processo requer mais energia, que pode provir da fosfocreatina (PC) armazenada nos músculos, como mostra a Figura 5. Fonte: Kenney; Wilmore; Costill (2013, p. 121). Figura 5 Utilização da PC para ressíntese do ATP. Uma desvantagem desse sistema é que as nossas reservas de PC no músculo são bastantes limitadas. Por exemplo, se uma pessoa corresse na maior intensidade possível, as suas reservas musculares de PC depletariam (acabariam) em torno de 6 a 9 segundos. Se você analisar o conteúdo citado, irá perceber que o ATP depletaria em torno de 3 a 4 segundos e a PC, de 6 a 9 segundos. Isso corresponde ao total de 9 a 13 segundos de atividade física máxima. Um bom exemplo de atividade que usa predominantemente esse sistema é a prova de 100 metros no atletismo ou a prova de 25 metros na natação. É importante 51© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA lembrar que ambas as provas devem ser realizadas na maior intensidade possível. Quando mencionamos a palavra “predominantemente”, queremos dizer que esse é o principal sistema utilizado, mas não o único. Os demais sistemas indicados a seguir participam menos das atividades físicas. Exemplos de atividades em que há participação predominante do sistema ATP-PC: 1) Saltos em altura e a distância. 2) Corridas de 50 m e 100 m. 3) Levantamento e arremesso de peso. 4) Lançamento de disco, martelo etc. O ATP vai sendo depletado e, ao mesmo tempo, a fosfocreatina quebra e libera energia para a ressíntese do ATP. Isso ocorre a todo momento até que as reservas de PC terminem. Dessa maneira, as reservas de ATP vão acabando, pois não há mais PC para ressintetizá-lo (Figura 6). 52 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Kenney; Wilmore; Costill (2013, p. 121). Figura 6 Utilização do ATP e da PC durante o exercício. Sistema anaeróbio lático ou sistema glicolítico Este “sistema” é chamado de “anaeróbio” porque o oxigênio não participa das séries de reações químicas para a produção de energia. E é “lático” porque um dos produtos formados na reação é o ácido lático. É também denominado “sistema glicolítico” porque utiliza a glicose ou o glicogênio. Quando ingerimos carboidratos em nossa dieta, estes são transformados em glicose durante o processo de digestão.A glicose pode ir para a corrente sanguínea ou ser armazenada no fígado ou no músculo sob a forma de glicogênio. Quando necessário, o glicogênio pode ser transformado novamente em glicose. Tal processo é denominado “glicogenólise”. 53© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Nesse sistema, o glicogênio ou a glicose passa por várias sequências glicolíticas até formar o ácido pirúvico. Como não há oxigênio, o ácido pirúvico, catalisado pela enzima Lactato Desidrogenase (LDH, do inglês Lactate Dehydrogenase), é convertido em acido lático (Figura 7). Fonte: Powers; Howley (2014, p. 38). Figura 7 Utilização do glicogênio e formação do ácido lático. O sistema glicolítico ocorre no citoplasma da célula muscular (denominado “sarcoplasma”) e produz energia para a ressíntese de duas moléculas de ATP e duas moléculas de ácido pirúvico ou ácido lático por molécula de glicose utilizada. Esse sistema pode ser explicado detalhadamente da seguinte maneira: a primeira fase, em que há investimento de energia, sendo necessária a degradação de ATP, e a segunda fase, de geração de energia, em que é liberada energia para a ressíntese de ATP (Figura 8). 54 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Powers; Howley (2014, p. 38). Figura 8 Fase de investimento e fase de geração de energia. A Figura 9 mostra, detalhadamente, em duas fases, esse sistema e todas as enzimas que participam das reações químicas até a formação do lactato. 55© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Robergs; Roberts (2002, p. 37). Figura 9 Fontes de ATP proveniente da glicólise anaeróbia. Esse sistema não é tão rápido quanto o sistema anaeróbio alático (sistema ATP-PC), mas consegue fornecer energia por mais 56 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA tempo. As maiores concentrações de ácido lático encontradas nos músculos são aquelas que permitem que o indivíduo corra (ou outra atividade física que envolva grande massa muscular) entre 30 e 40 segundos, na maior intensidade possível. Exemplos de provas em que esse sistema tem participação predominante: dos 400 metros no atletismo e dos 100 metros na natação. Sistema aeróbio ou oxidativo Este sistema pode utilizar a glicose (ou glicogênio), os ácidos graxos e os aminoácidos para a produção de energia. Porém, são utilizados, principalmente, a glicose e os ácidos graxos. Para compreender o funcionamento desse sistema, podemos dividi-lo em três partes: 1) Glicólise aeróbia. 2) Ciclo de Krebs. 3) Cadeia transportadora de elétrons. Glicólise aeróbia Glicólise é a quebra da glicose. Nesta fase, a glicose (ou o glicogênio) é convertida em piruvato. A única diferença entre a glicólise anaeróbia, vista anteriormente, e a glicólise aeróbia é que nesta última não há a formação do ácido lático devido à participação do oxigênio nas reações químicas (Figura 10). 57© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Foss; Keteyian (2000, p. 28). Figura 10 Comparação entre a glicólise aeróbia e a glicólise anaeróbia. Nessas reações, um mol de glicogênio é transformado em 2 moles de ácido pirúvico, com a liberação de energia para a ressíntese de 3 moles de ATPs. Ciclo de Krebs Nesta etapa, o ácido pirúvico formado na glicólise aeróbia continua sendo metabolizado nas mitocôndrias. Como resultado, são produzidos hidrogênio, elétrons, dióxido de carbono e ATP. Além disso, no Ciclo de Krebs, é liberada energia para a ressíntese de 2 moles de ATPs (Figura 11). 58 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Powers; Howley (2014, p. 41). Figura 11 Ciclo de Krebs. 59© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Sistema de transporte de elétrons (STE) No sistema de transporte de elétrons, os íons hidrogênio e elétrons formados no Ciclo de Krebs unem-se ao oxigênio que respiramos para formar água. Nesse sistema, são produzidos 34 moles de ATPs (Figura 12). Fonte: Powers; Howley (2014, p. 44). Figura 12 Sistema de transporte de elétrons. Exemplos de atividades em que há a participação predominante do sistema aeróbio (Figura 13): 1) corridas de longa duração; 2) natação em águas abertas; 3) ciclismo de estrada; 4) ou qualquer atividade em que a execução ultrapassa 1 minuto de duração. 60 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Robergs; Roberts (2002, p. 111). Figura 13 Participação dos sistemas durante o exercício. Sistema aeróbio e metabolismo das gorduras Enquanto os carboidratos podem ser metabolizados na presença ou ausência de oxigênio, as gorduras só podem ser metabolizadas na presença do oxigênio (Figura 14). A maior diferença entre a metabolização das gorduras e a dos carboidratos é que, para que as gorduras sejam utilizadas, são necessários 3,96 litros de oxigênio por mol de ATP ressintetizado, contrastando com os 3,45 litros por mol de ATP ressintetizado, utilizando o glicogênio. As gorduras, portanto, apesar de necessitarem de mais oxigênio, produzem mais energia e são mais utilizadas em atividades de baixa intensidade, tais como caminhada, natação, pedalar etc. 61© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: adaptado de Powers; Howley (2014, p. 45). Figura 14 Sistema de transporte de elétrons. 62 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Sistema aeróbio e metabolismo das proteínas A participação das proteínas na produção de energia é muito pequena, apenas entre 5% e 10% da energia total utilizada ou até menos do que isso. Apenas em provas de ultraduração (vários dias) ou em casos de inanição, como greve de forme, as proteínas podem ter participação mais efetiva. Essa energia é proporcionada pelo ciclo de glicose-alanina (Figura 15). Fonte: Robergs; Roberts (2002, p. 44). Figura 15 Ciclo de glicose-alanina e Ciclo de Cori. Comparação entre os sistemas De maneira bastante resumida, podemos comparar os três sistemas energéticos da seguinte forma: 63© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA • O sistema anaeróbio alático não utiliza oxigênio; a velocidade de produção de energia é muito rápida; e a quantidade de produção de ATP é muito baixa. • O sistema anaeróbio lático não usa oxigênio; a velocidade de produção de energia é rápida; e a quantidade de produção de ATP é baixa. • O sistema aeróbio utiliza oxigênio; a velocidade de produção de energia é lenta; e a quantidade de produção de ATP é alta. No Quadro 1, mostramos as características gerais dos três sistemas pelos quais o ATP é formado. Quadro 1 Características gerais dos sistemas energéticos. Sistema Combustível alimentar ou químico O2 necessário Velocidade Produção relativa de ATP Sistema ATP-PC Fosfocreatina Não Mais rápida Pouca; limitada Sistema da glicólise Glicogênio ou glicose Não Rápida Pouca; limitada Sistema aeróbio Glicogênio, gorduras, proteínas Sim Lenta Muita; ilimitada Fonte: Foss; Keteyian (2000, p. 33). Demandasenergéticas no repouso e no exercício No repouso, aproximadamente 65% da energia é obtida a partir das gorduras e cerca de 35% dos carboidratos (Figura 16). 64 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Figura 16 Contribuição dos substratos durante o repouso. Além disso, o sistema aeróbio é o responsável pela produção de quase 100% da energia requerida. Consequentemente, as concentrações de ácido lático no sangue são baixas (entre 0,8 e 1,2 milimol por litro). Transição do repouso para o exercício Se você está em repouso e vai iniciar um exercício, como correr em uma velocidade de 12 km por hora, há aumento do consumo de oxigênio até atingir um estado estável dentro de 1 a 4 minutos. Antes desse estado, a energia para o início do exercício foi fornecida pelo sistema anaeróbio. Provavelmente, no início do exercício, a energia foi suprida pelo sistema ATP- PC e, em menor parte, pelo sistema glicolítico. Mesmo assim, o sistema aeróbio é o principal fornecedor de energia para a realização dessa atividade. Observe, na Figura 17, o aumento da frequência cardíaca e do consumo de oxigênio do repouso até atingir o estado estável. 65© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Robergs; Roberts (2002, p. 19). Figura 17 Aumento da frequência cardíaca e do consumo de oxigênio até atingir o estado estável. Como pode ser observado na figura anterior, demorou quase 3 minutos para a frequência cardíaca e o consumo de oxigênio atingirem um estado estável. Exercício intenso de curta duração e alta intensidade Como exemplos de exercícios intensos de curta duração e alta intensidade, podemos citar os 100 e os 200 m no atletismo e 25 m e 50 m na natação. 66 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA O principal nutriente utilizado para a realização dos 100 m no atletismo ou dos 25 m na natação é o carboidrato, com a gordura tendo uma pequena participação (Figura 18). Figura 18 Contribuição dos substratos durante o exercício intenso de curta duração e alta intensidade. O sistema energético predominante é o ATP-PC. Contudo, para correr os 400 m no atletismo ou nadar os 50 m, há participação do sistema ATP-PC, do sistema aeróbio e, principalmente, do sistema anaeróbio lático. Para atividades com duração acima de 5 a 6 segundos, portanto, a participação do sistema anaeróbio lático é cada vez maior, até atingir o ápice. Depois de, aproximadamente, 1 minuto de exercício, a participação do sistema aeróbio passa a ser mais predominante. Duffield, Dawson e Goodman (2004) analisaram a contribuição energética nos 100 m e 200 m. Eles concluíram que a participação do sistema anaeróbio é, respectivamente, de 79% e 72%para os homens, de 75% e 67% para as mulheres. Os mesmos autores citados anteriormente compararam a contribuição dos sistemas energéticos nos 400 m e 800 m. 67© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Eles observaram que a contribuição do sistema anaeróbio era, respectivamente, de 59% e 40% para os homens, de 55% e 30% para as mulheres (Quadro 2). Quadro 2 Contribuição em termos percentuais do sistema anaeróbio para produção de energia em diferentes provas do atletismo. 100 m 200 m 400 m 800 m 1.500 m Homens 79% 72% 59% a 63% 39% a 40% 20% Mulheres 75% 67% 55% a 62% 30% a 39% 17% Hill (1999), após realizar um estudo com atletas corredores de meia distância, mencionou que, para o sexo feminino, nos 400 m, 800 m e 1.500 m, a contribuição de energia advinda do sistema anaeróbio era, respectivamente, de 62%, 33% e 17%, ao passo que, para o sexo masculino, a contribuição era de 63%, 39% e 20%. Após analisar os Quadros 1 e 2, podemos mostrar a participação, em termos percentuais, dos sistemas anaeróbio e aeróbio em diferentes provas do atletismo, como ilustra o Quadro 3. Quadro 3 Contribuição em termos percentuais do sistema aeróbio para produção de energia em diferentes provas do atletismo. 100 m 200 m 400 m 800 m 1.500 m Homens 21% 28% 37% a 41% 60% a 61% 80% Mulheres 25% 33% 38% a 45% 61% a 70% 83% 68 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA É interessante notar que, para a prova dos 400 m, cujo tempo é de aproximadamente 45 segundos para os homens e de 50 segundos para as mulheres (alto nível) e, para a dos 800 m, cujo tempo é de aproximadamente 1min45s para os homens e de 1min55s para as mulheres, a participação aeróbia é próxima ou levemente superior à participação anaeróbia. Dessa forma, para provas com duração entre 45s e 50s, a participação aeróbia fica entre 37% e 45% e, para provas com duração entre 1min45s e 1min55s, ela mantém-se entre 60% e 70%. Exercício prolongado Para a realização de exercícios prolongados, ou seja, exercícios com duração acima de 10 minutos, a predominância é do sistema aeróbio. Para esses exercícios, a capacidade aeróbia é imprescindível para um bom desempenho na atividade (Figura 19). Os principais nutrientes utilizados nesses exercícios são as gorduras e, principalmente, os carboidratos. Figura 19 Contribuição dos substratos durante o exercício intenso de curta duração e alta intensidade. 69© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Dependendo da temperatura ambiente e da umidade rela- tiva do ar ou da intensidade do exercício, o organismo não con- segue ficar em "estado estável", ou seja, durante a realização da prática esportiva, há aumento da frequência cardíaca e do con- sumo máximo de oxigênio, devido ao aumento da temperatura corporal e ao aumento dos hormônios adrenalina e noradrena- lina (que você estudará adiante). Nesse tipo de exercício, há pou- co acúmulo de ácido lático, em razão da pequena participação do sistema anaeróbio lático. Já o sistema anaeróbio alático (ATP-PC) participa somente no início do exercício. Nas atividades com duração superior a uma hora, começa a ocorrer uma depleção das reservas de glicogênio, e a participação das gorduras como fonte de energia aumenta. Porém, a participação dos carboidratos e das gorduras depende, também, do nível de aptidão física, do estado de treinamento e das reservas iniciais de glicogênio do indivíduo. É comum, em provas de longa duração, os indivíduos, ao estar próximo o término da prova, realizarem um sprint, ou seja, aumentarem bastante a intensidade do exercício. Quando isso acontece, aumenta a participação do sistema anaeróbio alático e glicolítico e, consequentemente, diminui a participação do sistema aeróbio. Em provas com duração acima de 2 horas, os indivíduos alcançam a fadiga devido aos seguintes fatores: 1) Diminuição das reservas de glicogênio hepático e mus- cular, como também diminuição da glicose sanguínea. A baixa concentração de glicogênio muscular está as- sociada à queda do desempenho (Figura 20). 2) Perda de água e eletrólitos (desidratação). 3) Aumento da temperatura corporal. 4) Cansaço ou abatimento físico. 70 © BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Fonte: Robergs; Roberts (2002, p. 123). Figura 20 Diminuição do glicogênio muscular, taxa de percepção de esforço e da glicose sanguínea durante o exercício. 71© BASES FISIOLÓGICAS DO MOVIMENTO HUMANO UNIDADE 2 – FONTES DE ENERGIA, RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO E MENSURAÇÃO DE ENERGIA, TRABALHO E POTÊNCIA Com a leitura proposta no Tópico 3.1., você conhecerá os efeitos do treinamento
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