Aspecto Fisiologico do Movimento Humano

História

•

UNIDERP - ANHANGUERA

Gabriel Laporta

16/05/2024

Prévia do material em texto

Aspecto Fisiológico do
Movimento Humano

CAROLLINY MOURA DA SILVA
MICHAEL FERNANDES DE ALMEIDA
RENATO DE SOUSA ALMEIDA
TIAGO CESAR BALIO

ASPECTO FISIOLÓGICO DO
MOVIMENTO HUMANO

1ª Edição

Taubaté
Universidade de Taubaté
2014

Copyright©2014.Universidade de Taubaté.
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reproduzida por qualquer meio, sem a prévia autorização desta Universidade.
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Profa. Dra. Lídia Maria Ruv Carelli Barreto
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Carolliny Moura da Silva
Michael Fernandes de Almeida
Renato de Sousa Almeida
Tiago Cesar Balio
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Ficha catalográfica elaborada pelo SIBi
Sistema Integrado de Bibliotecas / UNITAU

S586a Silva, Carolliny Moura da
Aspecto fisiológico do movimento humano / Carolliny Moura da Silva; Michael Fernandes de
Almeida; Renato de Sousa Almeida; Tiago César Balio. Taubaté: UNITAU, 2011.
59p. : il.
Bibliografia
1. Fisiologia do movimento humano. 2. Fisiologia do exercício físico. 3. Atividades físicas. 4. Educação
Física escolar. I. Almeida, Michael Fernandes de. II. Almeida, Renato de Sousa. III. Balio, Tiago César. IV.
Universidade de Taubaté. V. Título

PALAVRA DO REITOR
Palavra do Reitor

Toda forma de estudo, para que possa dar
certo, carece de relações saudáveis, tanto de
ordem afetiva quanto produtiva. Também, de
estímulos e valorização. Por essa razão,
devemos tirar o máximo proveito das práticas
educativas, visto se apresentarem como
máxima referência frente às mais
diversificadas atividades humanas. Afinal, a
obtenção de conhecimentos é o nosso
diferencial de conquista frente a universo tão
competitivo.

Pensando nisso, idealizamos o presente livro-
texto, que aborda conteúdo significativo e
coerente à sua formação acadêmica e ao seu
desenvolvimento social. Cuidadosamente
redigido e ilustrado, sob a supervisão de
doutores e mestres, o resultado aqui
apresentado visa, essencialmente, a
orientações de ordem prático-formativa.

Cientes de que pretendemos construir
conhecimentos que se intercalem na tríade
Graduação, Pesquisa e Extensão, sempre de
forma responsável, porque planejados com
seriedade e pautados no respeito, temos a
certeza de que o presente estudo lhe será de
grande valia.

Portanto, desejamos a você, aluno, proveitosa
leitura.

Bons estudos!

Prof. Dr. José Rui Camargo
Reitor

Apresentação
O livro-texto Aspecto Fisiológico do Movimento Humano inicialmente apresenta
quatro grandes sistemas indispensáveis para equilíbrio das funções orgânicas humanas,
de modo que o leitor possa compreender e relacionar os conceitos apresentados com a
prática de exercícios físicos.
Para que possamos contextualizar a temática Fisiologia do Exercício no âmbito escolar,
é importante frisarmos que a Educação Física Escolar, durante muito tempo, foi vista
como momento único e exclusivo de trabalho corporal, reforçando uma concepção
dicotômica entre corpo e mente.
Sendo assim, se faz necessário apresentar novas possibilidades de aplicação dos
diversos conteúdos presentes na Educação Física, ofertando aos alunos reais
conhecimentos acerca do seu próprio corpo, seguindo a proposta dos Parâmetros
Curriculares Nacionais.
Deste modo, temos como premissa básica compartilhar conhecimentos acerca dos
Aspectos Fisiológicos do Movimento Humano, provocando o leitor a refletir sobre suas
práticas pedagógicas, estas que a cada novo dia devem ser repensadas, a fim de
oportunizar aos educandos a possibilidade de romper com paradigmas estagnados que
sobrevivem na Educação Física Escolar.
Desejamos a todos ótima leitura; que possamos rumar a passos largos para uma
educação plena e consciente.

Sobre os autores

CAROLLINY MOURA DA SILVA é licenciada e bacharelada em Educação Física
pela Universidade de Taubaté (UNITAU), em 2010. Atualmente atua como orientadora
de exercício físico na Academia Cia Athletica – SP e no laboratório de
Neurodegeneração e Tráfego Intracelular da Universidade de São Paulo – SP (USP),
com projeto de mestrado em desenvolvimento. Área de estudos: Neurodegeneração e
exercício físico.
e-mail: moura.carolliny@hotmail.com

MICHAEL FERNANDES DE ALMEIDA é licenciado e bacharelado em Educação
Física pela Escola Superior de Cruzeiro (ESC), em 2009. Atualmente atua como
orientador de exercício físico na Academia Cia Athletica – SP e Gustavo Borges
Academia e no laboratório de Neurodegeneração e Tráfego Intracelular da Universidade
de São Paulo – SP (USP) com projeto de mestrado em desenvolvimento. Área de
estudos: Neurodegeneração e exercício físico.
e-mail: michael.falmeid@hotmail.com

RENATO DE SOUSA ALMEIDA é licenciado em Educação Física pela Universidade
Estadual Paulista (UNESP), em 1995. Especialista em treinamento desportivo pela
UNESP, em 1997. Mestre em Neurociência e Comportamento pela Universidade de São
Paulo (USP), em 2000. Doutor em Neurociência e Comportamento pela USP, em 2005.
Atualmente atua como Professor Assistente Doutor na Universidade de Taubaté
(UNITAU) na área de fisiologia e como Professor Efetivo Doutor na Escola Superior de
Cruzeiro (ESC) na área de fisiologia e disciplinas afins. Coordenador do Programa de
Atividade Física e Saúde da Pró-reitoria de Extensão e Relações Comunitárias na
UNITAU. Área de estudos: Mecanismos neurais de controle cardiovascular,
desempenho e exercício físico.
e-mail: ralmeida72@hotmail.com

mailto:moura.carolliny@hotmail.com

TIAGO CESARBALIO é licenciado em Educação Física pela Universidade de
Taubaté – UNITAU (2007). Atualmente é professor colaborador na Universidade de
Taubaté, na modalidade de Ensino a Distância; responsável pelo curso de Educação
Física no campus de Ubatuba. Atua nas áreas de Pedagogia do Esporte, Fundamentos
de Surf e Aprendizagem Motora.
e-mail: tiagocbalio@bol.com.br

Caros(as) alunos(as),
Caros( as) alunos( as)
O Programa de Educação a Distância (EAD) da Universidade de Taubaté apresenta-se
como espaço acadêmico de encontros virtuais e presenciais direcionados aos mais
diversos saberes. Além de avançada tecnologia de informação e comunicação, conta
com profissionais capacitados e se apoia em base sólida, que advém da grande
experiência adquirida no campo acadêmico, tanto na graduação como na pós-graduação,
ao longo de mais de 35 anos de História e Tradição.
Nossa proposta se pauta na fusão do ensino a distância e do contato humano-presencial.
Para tanto, apresenta-se em três momentos de formação: presenciais, livros-texto e Web
interativa. Conduzem esta proposta professores/orientadores qualificados em educação a
distância, apoiados por livros-texto produzidos por uma equipe de profissionais
preparada especificamente para este fim, e por conteúdo presente em salas virtuais.
A estrutura interna dos livros-texto é formada por unidades que desenvolvem os temas e
subtemas definidos nas ementas disciplinares aprovadas para os diversos cursos. Como
subsídio ao aluno, durante todo o processo ensino-aprendizagem, além de textos e
atividades aplicadas, cada livro-texto apresenta sínteses das unidades, dicas de leituras e
indicação de filmes, programas televisivos e sites, todos complementares ao conteúdo
estudado.
Os momentos virtuais ocorrem sob a orientação de professores específicos da Web. Para
a resolução dos exercícios, como para as comunicações diversas, os alunos dispõem de
blog, fórum, diários e outras ferramentas tecnológicas. Em curso, poderão ser criados
ainda outros recursos que facilitem a comunicação e a aprendizagem.
Esperamos, caros alunos, que o presente material e outros recursos colocados à sua
disposição possam conduzi-los a novos conhecimentos, porque vocês são os principais
atores desta formação.
Para todos, os nossos desejos de sucesso!
Equipe EAD-UNITAU

Sumário

Palavra do Reitor .............................................................................................................. v
Apresentação .................................................................................................................. vii
Sobre os autores ............................................................................................................... ix
Ementa .............................................................................................................................. 1
Objetivos ........................................................................................................................... 2
Introdução ......................................................................................................................... 3
Unidade 1. Sistema Neuromuscular ............................................................................. 5
1.1 Potencial de ação ........................................................................................................ 5
1.2 Estrutura e o processo de contração muscular ............................................................ 7
1.3 Tipos de fibras musculares ....................................................................................... 10
1.4 Tipos de contração muscular .................................................................................... 11
1.5 Síntese da Unidade ................................................................................................... 12
1.6 Atividades ................................................................................................................. 13
Unidade 2. Sistema Cardiovascular e Exercício Físico ............................................ 15
2.1 Organização e função do sistema cardiovascular ..................................................... 15
2.2 Coração ..................................................................................................................... 18
2.3 Débito cardíaco e sua relação com exercício físico .................................................. 23
2.4 Regulação dos ajustes cardiovasculares ao exercício ............................................... 26
2.5 Síntese da Unidade ................................................................................................... 29
2.6 Atividades ................................................................................................................. 30
Unidade 3. Sistema Respiratório e Exercício Físico .................................................. 31
3.1 Estrutura anatômica do sistema respiratório ............................................................. 32
3.2 Mecânica respiratória ............................................................................................... 33

3.3 Volume e capacidade pulmonares ............................................................................ 36
3.4 Ventilação pulmonar................................................................................................. 37
3.4.1 Ventilação minuto ................................................................................................. 37
3.4.2 Ventilação alveolar ................................................................................................ 37
3.5 Troca e transporte dos gases ..................................................................................... 38
3.5.1 Hemoglobina e transporte de O2 ........................................................................... 38
3.5.2 Hemoglobina e transporte de CO2 ........................................................................ 40
3.6 Controle Respiratório ............................................................................................... 41
3.7 Sistema respiratório e exercício físico ...................................................................... 42
3.8 Síntese da Unidade ................................................................................................... 44
3.9 Atividades ................................................................................................................. 45
Unidade 4. Bioenergética ............................................................................................. 47
4.1 Metabolismo energético ........................................................................................... 47
4.2 Utilização e restauração dos estoques de ATP ......................................................... 49
4.2.1 Sistema anaeróbico alático .................................................................................... 49
4.2.2 Sistema anaeróbico lático ...................................................................................... 50
4.2.3 Sistema eróbico ..................................................................................................... 51
4.3 Metabolismo e exercício físico ................................................................................. 53
4.4 Avaliação do metabolismo energético durante o exercício ...................................... 55
4.4.1 Resposta cardiorespiratória ................................................................................... 55
4.4.2 Resposta metabólica .............................................................................................. 56
4.5 Síntese da Unidade ................................................................................................... 57
4.6 Para saber mais .........................................................................................................57
4.7 Atividades ................................................................................................................. 58

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Você deverá usar de 3
a 4 horas para realizar
cada Unidade.

Aspecto Fisiológico do
Movimento Humano

Ementa

EMENTA

Sistemas e funcionamento do organismo humano em situações de exercício
físico. Princípios da fisiologia do exercício aplicados à prática de atividades
físicas. Temas da fisiologia do exercício e sua aplicação nas aulas de
Educação Física na escola.

Objetivo Geral
Capacitar os alunos no conhecimento do funcionamento do organismo humano
quando submetido ao exercício físico, discutindo e refletindo sua aplicação no
contexto escolar..

Obj eti vos
Objetivos Específicos
 Conhecer os fundamentos da fisiologia do exercício e do funcionamento
do organismo na situação de exercício;
 Analisar situações práticas que envolvam o exercício físico incluindo
aspectos cinesiológicos;
 Planejar, avaliar e orientar práticas de exercício físico e programas de
atividade física a partir dos conhecimentos da fisiologia do exercício.

Introdução
Neste livro-texto, temos como objetivo a revisão e atualização dos principais conceitos
e conhecimentos indispensáveis ao estudo da Fisiologia do Exercício. Estudaremos o
funcionamento de diversos sistemas que compõem o nosso organismo. O corpo humano
é uma máquina surpreendente; a todo momento estão ocorrendo incontáveis eventos
coordenados dentro do nosso corpo. A continuidade de tais eventos leva o corpo a sofrer
adaptações. Por exemplo, se caminharmos até o trabalho todos os dias, o nosso corpo irá
sofrer adaptações e consequente melhora do condicionamento. Discutiremos alguns dos
sistemas envolvidos no controle do organismo como, por exemplo: o neuromuscular, o
cardiovascular, o respiratório e a bioenergética.
Na primeira Unidade, estudaremos o sistema neuromuscular. Discutiremos a princípio
alguns conceitos de biofísica para entendermos acerca do potencial de ação. A partir
daí, falaremos sobre a junção neuromuscular; a contração muscular e os tipos de
contração; os tipos de fibras e o efeito do treinamento nas características destas.
Na segunda Unidade, discutiremos sobre o sistema cardiovascular, tratando sobre
funcionamento do coração e ciclo cardíaco, débito cardíaco e sua relação com o
exercício físico, hemodinâmica e regulação dos ajustes cardiovasculares ao exercício
físico.
Na terceira Unidade, o assunto é o sistema respiratório. Estudaremos mecânica
respiratória, ventilação pulmonar, volumes e capacidades pulmonares, difusão dos
gases, transporte de oxigênio e gás carbônico, equilíbrio ácido-base e controle da
ventilação durante o exercício.
Na quarta Unidade discutiremos sobre bioenergética e sua relação com o exercício
físico; e ainda, como geramos energia para ser utilizada durante exercício físico e sua
relação com a intensidade, duração e tipo de exercício.

Unidade 1
Unidade 1 . Sistema Neuromuscular

Nesta Unidade, vamos discutir sobre potencial de ação e o funcionamento do sistema
neuromuscular – suas peculiaridades e o que ocorre com esse sistema quando submetido
ao exercício físico.

1.1 Potencial de ação
Para discutirmos sobre potencial de ação, temos que entender a respeito dos aspectos
elétricos que as cargas iônicas acabam gerando na membrana da celular. Podemos
entender sobre a existência dessa carga elétrica implantando um eletrodo de registro no
interior da célula e um de referência do lado de fora. O voltímetro acusará uma
diferença de potencial elétrico em milivolts (mV). Isso significa que através da
membrana existe uma distribuição desigual de cargas elétricas, sendo a face interna
negativa em relação à face externa. Podemos entender que existe essa diferença de
potencial entre os dois lados da membrana, que é conhecido como potencial de repouso.
Quer dizer: existe um potencial de cargas, mas ele está inativo.
A célula é capaz de mudar a sua propriedade elétrica, alterando o seu potencial de
repouso, causando a excitação da célula. Essa excitação ocorre por causa da
despolarização da célula. A despolarização se dá quando o estímulo for suficiente para
atingir o limiar da célula, que é o ponto em que os canais de voltagem dependente se
abrem quando atingem certo valor de voltagem. Esse ponto é representado na Figura 1.1
por 50 mV, sendo que esse valor pode variar entre as células dos tecidos. Quando
atingido o limiar da célula, ocorre abertura de canais de voltagem dependentes de sódio
(Na
+
); a sua concentração, que é maior do lado de fora da célula, faz com que o Na
+
seja
atraído para o meio interno por diferença de concentração e gradiente elétrico, já que o

Figura 1.1 – Gráfico ilustrativo demonstrando as fases do
potencial de ação.
Fonte:http://www.ibb.unesp.br/departamentos/Fisiologia/material_didati
co/profa_silvia
Acesso em: 15 set. 2011
meio interno é negativo. Essa mudança é transitória e indica a capacidade de gerar
bioeletricidade. Após essa inversão na polaridade, causada pela entrada de cargas
positivas na célula, canais de voltagem dependente acabam abrindo para a saída de
cátions, potássio (K
+
), invertendo a polaridade novamente. Isso se chama repolarização.
Essa saída de cátions (K
+
) pode ser tanta que a membrana chega a ficar
momentaneamente mais negativa, hiperpolarizada. Toda essa alteração nas cargas
elétricas é chamado de potencial de ação (PA). O PA é um evento elétrico transitório no
qual ocorre a completa inversão da polaridade elétrica da membrana. É dividido em
despolarização (entrada de Na
+
), inversão da polaridade da membrana, repolarização
(saída de K
+
). Essa saída de K
+
acaba sendo tanta que a membrana fica mais negativa do
que seu estado de repouso, hiperpolarização (Figura 1.1).
O PA pode ocorrer em qualquer célula; estudos foram realizados para melhor
entendimento em neurônios e células musculares (músculo esquelético, liso e cardíaco).
Essa excitabilidade causada na membrana da célula é capaz de propagar o impulso
elétrico de um ponto a outro da célula, entendemos isso como propagação do impulso
elétrico. Isso é
fundamental para
explicar como um
neurônio é excitado no
sistema nervoso central e
estimula a célula
muscular. O neurônio
quando estimulado é
excitado, quer dizer gera
PA na região específica
do corpo celular,
chamado cone de
implantação ou zona de
gatilho. Esse PA só é
gerado quando o
estímulo for suficiente

Figura 1.2 –Desenho ilustrativo de um neurônio
demonstrando sua parte estrutural e funcional.
Fonte:http://www.ibb.unesp.br/departamentos/Fisiologia/material_
didatico/profa_silvia
Acesso em: 10 set. 2011

para atingir o limiar da célula, que se propaga pelo axônio até atingir a sua extremidade,
onde irá realizar sinapse
(comunicação com outra
célula) com a próxima célula
(Figura 1.2). Os neurônios
podem ter bainha de mielina,
como representado na figura
1.2, facilitando o tráfego do
potencial de ação, pois o
impulso elétrico passa a ser
saltatório. Quando não há
presença da bainha de
mielina, a passagem do
estímulo é mais lenta.
Na célula muscular
esquelética, quando excitada,
o potencial de ação se
propaga pelo sarcolema para atingir regiões profundas e assim gerar a contração
muscular, como será explicado no próximo subítem.

1.2 Estrutura e o processo de contração muscular
Os músculos esqueléticos são compostos por vários tipos de tecidos. Dentre os tecidos
estão as células musculares, o tecido nervoso, o sangue e os tecidos conjuntivo, como
citado por diversos autores (FOSS, KETEYIAN,2000; GUYTON, HALL, 2008; Mc
ARDLE, KATCH, KATCH, 2008; POWERS, HOWLEY, 2009; WILMORE,
COSTILL, 2010).
De acordo com os autores supracitados, podemos mostrar a relação entre o músculo e os
tecidos conjuntivos.

Figura 1.3 –Desenho ilustrativo
demonstrando o tecido conjuntivo que
envolve o músculo esquelético e
microestruturas musculares.
Fonte: Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2003, p.
370

Os músculos individuais são separados entre si e mantidos no lugar por um tecido
conjuntivo denominado fáscia. Existem três camadas separadas de tecido conjuntivo no
músculo esquelético. A camada mais externa que envolve todo o múculo é denominada
epimísio. À medida que nos movemos para o interior do epimísio, observamos um
tecido conjuntivo denominado perimísio envolvendo feixes individuais de fibras
musculares. Esses feixes individuais de
fibras musculares são denominados livro-
texto. Cada fibra muscular de um livro-
texto é revestida por um tecido conjuntivo
denominado endomísio. Podemos observar
essas estruturas musculares na Figura 1.3
Ao contrário dos outros tipos de fibras
musculares, músculo liso e cardíaco, o
músculo esquelético é uma célula
multinucleada, ou seja, tem muitos
núcleos. Isso parece ser uma explicação
provável para a hipertrofia causada pelo
exercício. Esse fenômeno parece estar
envolvido com as células tronco-
miogênicas conhecidas como células
satélites.
A célula muscular esquelética é envolvida
por uma membrana denominada
sarcolema. Logo abaixo encontramos o sarcoplasma, conhecido como citoplasma em
outras células. O sarcoplasma contém uma rede extensa de túbulos transversos (Túbulo
T), os quais são extensões do sarcolema para as partes mais internas da fibra muscular.
Outra estrutura celular importante no interior da fibra muscular é o retículo
sarcoplasmático, que tem como função armazenamento de cálcio, que é de extrema
importância no processo contrátil.

Figura 1.4 –Vista esuqmática dos principais eventos
na contração e relaxamento do músculo esquelético.
Os números correspondem à sequência esboçada no
texto.
Fonte: POWERS, HOWLEY, 2000, p. 133

As fibras musculares contêm as proteínas contráteis, estas, por sua vez, contêm dois
importantes filamentos protéicos: filamento grosso, formado pela miosina e filamento
fino, composto pela actina. A actina contém outras duas proteínas, a troponina e a
tropomiosina. Essas duas proteínas representam uma pequena parte do músculo, mas
têm importante papel no processo contrátil (Figura 1.4).
O processo de contração muscular se inicia pela estimulação do neurônio motor. É
gerado um potencial de ação que se propaga pelo axônio do neurônio até a junção
neuromuscular, apresentado anteriormente. Na junção neuromuscular, ou placa motora,
ocorre a liberação das vesículas de acetilcolina na fenda sináptica que por sua vez se
liga aos seus receptores no sarcolema. O receptor de acetilcolina no sarcolema é uma
proteína de canal que permite a passagem de sódio e potássio acarretando no PA. O PA
se propaga pelo sarcolema até atingir o túbulo transverso, que penetra profundamente na
fibra muscular. Quando o potencial de ação atinge o retículo sarcoplasmático, o cálcio
(Ca
++
) é liberado no sarcoplasma e se liga à troponina, que provoca a mudança na
conformação da tropomiosina, liberando o sítio de ligação da actina. Forma-se o
complexo proteico actomiosina, que
é a ligação da actina com a miosina.
A partir daí, o ATP que está ligado
na cabeça da miosina sofre a quebra
(hidrólise), pois com o acoplamento
ativa-se a enzima ATPase,
ocorrendo o fenômeno da contração.
Essa movimentação é chamada de
Teoria do filamento deslizante ou
efeito de catraca. Leva esse nome
porque a cada acoplamento
actomiosina ocorre a movimentação
da cabeça da miosina, puxando o
filamento de actina sobre ele. O
término da contração muscular
ocorre quando o cálcio é bombeado

1100

de volta para o retículo sarcoplasmático, isso ocorre quando é cessado o estímulo no
sarcolema. Esse processo exige gasto energético, ATP, pois o bombeamento de cálcio
para o retículo é dependente de processo ativo, consequentemente exige energia.
Quando o cálcio é removido, a troponina e a tropomiosina são desativadas, retornando
ao seu estado original de relaxamento (Figura 1.4).

1.3 Tipos de fibras musculares
O músculo esquelético não é composto por apenas um tipo de fibra muscular. Apesar
das discussões acerca da nomenclatura utilizada para a determinação dos tipos de fibra,
está claro que temos diferentes fibras musculares esqueléticas (FOSS, KETEYIAN,
2000; Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2008; POWERS, HOWLEY, 2009; WILMORE,
COSTILL, 2010). Abordaremos esse assunto com a seguinte nomenclatura: fibras de
contração lenta, oxidativa ou vermelha, fibras de contração rápida. As fibras de
contração rápida se dividem em tipo IIa e IIb. A fibra do tipo IIa também conhecida
com fibra intermediária, apesar de ser característica de contração rápida também é
conhecida com fibra mista, pois tem características dos outros dois tipos de fibras I e
IIb. Já a fibra IIb é de contração rápida, glicolítica ou branca. A tabela 1.1 apresenta os
diferentes esquemas de classificações para os tipos de fibras musculares esqueléticas
com base neural, estrutural, substrato, enzima e funcional.
TABELA 1.1: Característica dos aspectos neurais, estruturais, substrato, enzimático e
funcionais das fibras do Tipo I, Tipo IIa e Tipo IIb.
Aspectos Característica Tipo I Tipo II a Tipo II b

Naural
* Tamanho do
Motoneurônio
* Limiar de Recrutamento
* Velocidade Condução
elétrica
* Pequeno
*Baixo
* Lenta
*Grande
*Alto
*Alta
*Grande
*Alto
* Alta

Estrutural
* Diâmetro da fibra
*Retículo sarcoplasmático
*Mitocôndria
* Capilares
*Mioglobina
* Pequeno
*Menor
*Alta
*Alta
*Alta
* Grande
*Maior
*Alta
*Média
*Média
* Grande
*Maior
*Baixa
*Baixa
*Baixa
Substrato * Creatina Fosfato
*Glicogênio
*Baixa
*Baixa
* Alta
*Alta
* Alta
*Alta

1111

*Triglicerídeo *Alta *Média *Baixa
Enzima * ATP-ase
*Glicolíticas
* Oxidativas
*Baixa
*Baixa
*Alta
* Alta
*Alta
* Alta
*Alta
* Alta
* Baixa
Funcional * Tempo de concentração
* Tempo de relaxamento
* Força
* Hipertrofia
* Resistência a fadiga
* Elasticidade
* Bombeamento de cálcio
* Energia
* Baixo
*Baixo
* Baixa
*Baixa
*Alta
*Baixa
* Moderado
*Aeróbia
* Alto
*Alto
*Alto
*Alta
*Baixa
*Alta
*Alto
*Aeróbio/anaeróbio
* Alto
*alto
*Alta
*Alta
*Baixo
*Alta
*Alta
*Anaeróbio

Fonte: FOX, BOWERS, FOSS, 1989 apud ACSM, 1998

Sabemos que o tipo de treinamento, bem como sua intensidade e duração podem
interferir nas características das fibras musculares. As fibras intermediárias podem
adquirir características do tipo de fibra I ou IIb de acordo com o treinamento; isso quer
dizer: quanto mais o treino tiver predominância de ativação da fibra do tipo I, mais a
fibra intermediária irá adquirir característica desse tipo de fibra. O contrário também é
verdadeiro; quanto mais no treinamento predominar característica de ativação da fibra
do tipo IIb, mais a fibra intermediária vai ter suas características modificadas para esse
tipo de fibra.
Quanto ao tipo de contração, abordaremos no subitem a seguir.

1.4 Tipos de contração muscular
Existem diferentes formas de contrações musculares. São conhecidos 2 tipos de
contrações musculares: isométrica e isotônica.
A contração isométrica ou estática descreve a ativação muscular sem qualquer
modificação do comprimento das fibras musculares. Ocorre um encurtamento dos
elementos contráteis, enquanto os elementos elásticos são estendidos, como observado
na Figura 1.5.

1122

Figura 1.5 – Contração do músculoesquelético estriado quando estimulado exercendo
contração isométrica. (a) músculo relaxado. (b) músculo contraindo Contração isométrica, sem
alteração do comprimento muscular devido ao componente elástico.

Figura 1.6 – Contração do músculo esquelético estriado quando estimulado exercendo
contração isotônica. (a) músculo relaxado. (b) músculo contraindo Contração isotônica
concêntrica, alterando o comprimento do músculo, mas não o componente elástico.

Contração isotônica ou dinâmica. Podemos classificar a contração isotônica de duas
formas: concêntrica e excêntrica. Os elementos contráteis do músculo são contraídos
enquanto os elementos elásticos não modificam seu comprimento. Na contração
concêntrica, o músculo é ativado e encurta; enquanto na contração excêntrica, o
músculo é ativado e alonga à medida que a tensão aumenta (Figura 1.6).

1.5 Síntese da Unidade
Nesta Unidade, discutimos sobre como a célula pode ser ativada pelo potencial de ação.
Apresentamos a estrutura muscular juntamente com o seu funcionamento, o processo
contrátil, e entendemos as características neural, estrutura, substrato, enzimas e
funcional dos tipos de fibras musculares. Além disso, tratamos sobre tipo de contração
muscular, contrações isométricas e isotônicas, concêntrica e excêntrica.

1133

1.6 Atividades

1. Explique sobre as fases do potencial de ação.
2. Apresente o processo de contração muscular enumerando passo a passo, desde a
estimulação da célula muscular até o seu relaxamento.
3. Sobre as fibras musculares, cite os tipos de contração e as diferenças entre elas
com relação ao aspecto neural, estrutura, substrato, enzimas e funcional.

1144

1155

Unidade 2
Unidade 2 . Sistema Cardiovascular e Exercício Físico

Nesta Unidade iremos: apresentar uma visão geral das estruturas e da função do sistema
cardiovascular, descrever o ciclo cardíaco e atividade elétrica do coração, tratar sobre o
débito cardíaco e sua importância no exercício físico e também da regulação dos ajustes
cardiovasculares ao exercício.

2.1 Organização e função do sistema cardiovascular
O sistema cardiovascular é um circuito fechado que leva o sangue para os tecidos do
organismo. Não só leva como traz os metabólitos formados para serem eliminados. A
circulação sanguínea é mantida por uma bomba chamada coração, que mantém uma
pressão hidrostática suficiente para empurrar o sangue através do sistema circulatório a
fim de atender às necessidades metabólicas locais. O sistema circulatório é formado por
vasos que se dividem em artérias, arteríolas, capilares, vênulas e veias (Figura 2.1).
Cada um desses vasos tem funções específicas para que o sistema cardiovascular exerça
o seu papel. As artérias – devido às suas características estruturais, por terem
quantidades de células elásticas na túnica média e musculares na túnica interna capazes
de distender e contrair mantendo a pressão arterial ao longo das artérias – têm como
função manter a pressão exercida no sangue pelo coração e manter a pressão arterial
durante o curso do sangue por esses vasos. As artérias passam a sofrer subdivisões e
recebem outra denominação, arteríolas. As arteríolas continuam se ramificando e
formam vasos menores e com menos músculos conhecidos como metarteríolas. A
metarteríola termina em uma rede de vasos microscópicos que formam os capilares. Os
capilares têm na sua constituição endotélio na túnica interna permitindo que o sangue
nos tecidos possa oferecer os nutrientes e da mesma forma realize a retirada de

1166

metabólitos formados nos dos tecidos, células. Os capilares são os menores e mais
numerosos vasos sanguíneos.
O sangue, então desoxigenado, passa para o leito de vasos venosos denominados
vênulas. A medida que esses vasos vão em direção ao coração eles aumentam de
tamanho e então são denominados veias. Esses vasos são diferentes das artérias, pois
possuem menos células elásticas e musculares. As veias do membro inferior, abdome e
pelve desaguam em veias maiores até alcançarem a veia cava inferior. Nos membros
superiores, cabeça, pescoço, ombro, tórax e parte abdominal, as veias menores
direcionam para a veia cava superior. Ambas as veias cavas, superior e inferior, acabam
desaguando no coração, mais especificamente no átrio direito.
As veias ao contrário do que parecem ser, apenas vasos que retornam o sangue para o
coração, constituem uma rede vascular ativa para mobilização do volume sanguíneo. As
veias têm a capacidade de armazenamento de sangue, quer dizer, mantém grande parte
do sangue dentro desses vasos. Por volta de 65% do sangue estão dentro das veias, em
situação de repouso; isso quer dizer que qualquer alteração desse volume vai interferir
na circulação sanguínea e consequente funcionamento do coração (Mc ARDLE,
KATCH, KATCH, 2008). Por conta disso, as veias são chamadas de vasos de
capacitância que funcionam como um reservatório de sangue; seriam assim como uma
grande caixa d’água dentro do organismo. Qualquer alteração do calibre desses vasos
pode retardar ou facilitar o fornecimento de sangue para a circulação sistêmica.

1177

Figura 2.1 – Desenho ilustrativo das estruturas dos vasos sanguíneos.
Fonte: FOX, 2007, p. 392

1188

2.2 Coração
Iremos apresentar a estrutura do músculo do coração, as vias de condução elétrica e sua
ação mecânica, a qual irá culminar com o ciclo cardíaco.
O coração tem como função proporcionar impulso suficiente ao sangue para que ele
possa ofertar demandas de sangue necessárias para o funcionamento do organismo. Para
que ele exerça a sua função, suas estruturas necessitam estar em perfeito funcionamento.
O coração tem músculo estriado semelhante ao músculo esquelético que também é
chamado de miocárdio. Está localizado na parte centro-medial da cavidade torácica, 1/3
para o lado direito e 2/3 para o esquerdo. Apesar de ser uma estrutura que não chega a
pesar 0,5 kg, tem uma função primordial ao funcionamento do organismo; é
considerado um órgão nobre.
O miocárdio é composto por 3 camadas: uma camada mais externa denominada
epicárdio; uma camada média muscular, o miocárdio e uma terceira camada mais
interna, denominada endocárdio. O miocárdio é abastecido de nutrientes pelos vasos
que irrigam o coração, artéria coronária direita e esquerda que sofrem ramificações,
como demonstrado anteriormente, até os capilares. O músculo cardíaco tem sua
diferenciação do músculo esquelético quanto: (a) à comunicação entre as células
musculares, (b) ao estímulo e (c) à obtenção de cálcio.
(a) As células musculares cardíacas, miocárdio, se interligam pelos discos intercalares.
Esses discos permitem que, quando uma única célula é estimulada, despolarizada,
propague-se o potencial de ação por todas as outras células do miocárdio, permitindo a
contração de todo o coração como uma unidade. Essas conexões, discos intercalares,
permitem a passagem de íons de uma célula para a outra; por isso quando uma célula é
estimulada passa a contrair todas as outras. Esse fenômeno é chamado de sincício
funcional.
(b) Quanto ao estímulo, ao contrário do músculo esquelético que é controlado
voluntariamente pelo sistema somático – isso quer dizer, quanto estimulado contrai; se
não estimulado, relaxa – o músculo cardíaco é controlado pelo sistema autônomo, que é

1199

Figura 2.2 – Efeito da ativação do sistema nervoso autônomo sobre
os potenciais de marca-passo do nodo sinoatrial (AS).
Fonte: FOX, 2007, p. 410

involuntário. O sistema autônomo é dividido em sistema simpático e parassimpático. O
simpático estimula o coração, enquanto o parassimpático inibe.Isso ocorre devido aos
sistemas de neurotransmissão envolvidos em cada um desses sistemas. O simpático
libera no neurônio pós-ganglionar noradrenalina e o parassimpático acetilcolina e cada
um desses neurotransmissores de ações específicas em receptores no miocárdio causa
estimulação ou inibição do ritmo cardíaco (Figura 2.2).
(c) A obtenção de cálcio no músculo cardíaco se dá tanto do retículo sarcoplasmático,
quanto do meio extracelular. Isso ocorre devido à característica da membrana do
músculo cardíaco que
também tem canais de
cálcio na membrana
celular permitindo que
no momento do
potencial de ação canais
de cálcio voltagem
dependentes se abram e
o cálcio participe do
potencial de ação,
ocasionando um platô, e
participando do
processo contrátil,
ligando-se à troponina.
Essa difusão lenta de
cálcio para o interior
mantém a fase de platô
do potencial de ação.
Como consequência, a
duração do potencial de
ação cardíaco é

2200

Figura 2.3 – Potencial de ação de uma célula
miocárdica dos ventrículos.
Fonte: FOX, 2007, p. 386

aproximadamente cem vezes maior do que a do potencial de ação de um neurônio
(FOX, 2007). Portanto o cálcio no músculo cardíaco participa do potencial de ação
(Figura 2.3) e do processo de contração muscular.

O coração é provido de um sistema
especializado para a geração de
impulsos rítmicos, para causar
contração rítmica do músculo
cardíaco e para a produção rápida
desses impulsos por todo o coração.
Quando esse sistema funciona
normalmente, os átrios contraem
cerca de um sexto de segundo antes
da contração ventricular, o que
possibilita maior enchimento dos
ventrículos antes que eles bombeiem
o sangue pelos pulmões e pela
circulação periférica. Outra importância especial do sistema é que ele possibilita que
todas as partes dos ventrículos se contraiam simultaneamente, o que é essencial para a
geração efetiva de pressão nas câmaras ventriculares (GUYTON, HALL, 2008).
A partir dessa breve explicação vamos especificar cada uma das ações para que ocorra o
ciclo cardíaco.
A excitação do coração é causada por um sistema especializado de excitação e
condução que controla o funcionamento do coração.
A excitação é causada pelo nodo sinusal ou sinoatrial (SA). O nodo SA esta localizado
na parede superior lateral do átrio direito e está composto por fibras musculares
especializadas que quase não têm filamentos contráteis; são capazes de gerar potenciais
de ação espontaneamente, denominado potencial de marca-passo. Por isso, o nodo SA
também é conhecido como marca-passo do coração. Esses potenciais de ação são

2211

Figura 2.4 – Transmissão do impulso cardíaco pelo coração,
mostrando o tempo de aparecimento (em frações de
segundos) do impulso nas câmaras cardíacas.
Fonte: FOX, 1992, p. 102

gerados porque quando a célula do nodo SA está em repouso canais de sódio
permanecem abertos ocasionando alteração do potencial de repouso e atingindo o limiar
da célula, deflagrando o potencial de ação, como explicado anteriormente.
Quando deflagrado, o potencial de ação ocorre então à condução desse potencial tanto
pelas fibras musculares adjacentes por conta do sincício funcional, já discutido
anteriormente, quanto pelas vias de condução elétrica. As vias de condução elétrica irão
enviar o impulso para o átrio esquerdo e para os ventrículos.
Para o átrio esquerdo, esse potencial de ação se propaga pelo feixe interatrial. Esse
potencial de ação se propaga a 1m/s, extremamente rápido, demorando de 0,03 a 0,09
seg. para a chegada até o átrio esquerdo (Figura 2.4), não ocorrendo atraso na ação
mecânica, pois os átrios contraem simultaneamente (Mc ARDLE, KATCH, KATCH,
2008).
Já para os ventrículos, o potencial de ação se propaga pelas vias internodais. As vias
internodais se dividem em 3: feixe internodal anterior, médio e posterior (Figura 2.5).
Essas vias de condução
elétrica levam o impulso até
o nodo atrioventricular
(AV). Esse impulso elétrico
não passa dos átrios para os
ventrículos de modo
demasiadamente rápido, isso
dá tempo para os átrios
lançarem seu conteúdo nos
ventrículos antes que se
inicie a contração
ventricular. São
principalmente o nodo AV e
suas fibras de condução
associadas que retardam essa

2222

Figura 2.5 – Desenho ilustrativo demonstrando as vias
de condução elétrica do coração.
Fonte: GUYTON, 1992, p. 99

transmissão de impulso cardíaco dos átrios para os ventrículos. Essa condução lenta
através do nodo AV é responsável por metade do retardo entre a excitação dos átrios e
dos ventrículos (FOX, 2007).

O nodo AV está localizado na
parede septal posterior do átrio
direito, imediatamente atrás da
válvula tricúspide e adjacente à
abertura do seio coronário,
como demonstrado na Figura
2.5. Após o impulso se
disseminar através do nodo AV,
ele passa pelo livro-texto
atrioventricular, também
conhecido como feixe de His;
divide-se em ramo direito e
ramo esquerdo e se comunica
com as fibras de purkinje que
irão estimular as fibras musculares do ventrículo. Com relação à velocidade do impulso
elétrico, após passar pelo nodo AV, a condução aumenta enormemente do livro-texto
atrioventricular e atinge valores muito altos (5m/s) nas fibras de purkinje. Como
consequência dessa rápida condução de impulsos, a contração ventricular começa 0,1 a
0,2 segundos após a contração dos átrios (FOX, 2007.
Entendendo o que ocorre com a estimulação elétrica, iremos agora descrever o que
ocorre com a parte mecânica, culminando no ciclo cardíaco.
O ciclo cardíaco se refere ao padrão repetitivo de contração e relaxamento do coração.
A fase de contração é conhecida com sístole e o relaxamento como diástole,
independendo da câmara cardíaca.

2233

Figura 2.6 – Desenho O aumento da frequência cardíaca durante o exercício físico é obtido
sobretudo por meio de uma diminuição do tempo despendido na diástole.
Fonte: POWERS, HOWLEY, 2000, p. 155

O ciclo cardíaco é dividido em duas etapas: a fase das contrações dos átrios, enquanto
eles estão em sístole os ventrículos estarão em diástole. Após o enchimento dos
ventrículos, que culmina com a chegada dos impulsos elétricos pelas vias de condução
elétrica, ocorre a sístole ventricular. Quando isso está ocorrendo, os átrios estão em
diástole, favorecendo o enchimento das câmaras cardíacas atriais. Ao final desse
fenômeno, um novo impulso elétrico é gerado pelo nodo SA e um novo ciclo cardíaco é
gerado. Isso acaba ocorrendo por volta de 75 vezes por minuto, o que nos leva a
entender que para cada ciclo cardíaco temos por volta de 0,8 segundo: 0,5 segundo é
despendido na diástole e 0,3 segundo, na sístole. Durante o exercício físico ocorre
alteração desse tempo. Se a frequência cardíaca de 75 batimentos por minuto (bpm)
aumentar para 180 bpm, ocorre uma redução do tempo despendido tanto na sístole
quanto na diástole. O aumento da frequência cardíaca acarreta maior redução do tempo
da diástole, enquanto a sístole é menos afetada (Figura 12) (FOX, 2007; GUYTON,
HALL, 2008).

2.3 Débito cardíaco e sua relação com exercício físico
Definiremos em primeira estância o que é débito cardíaco (Q): capacidade de
bombeamento do coração por minuto. A máxima capacidade do débito cardíaco de um
sujeito irá refletir na demanda de sangue que o sistema cardiovascular pode enviar para
o sistema; isso reflete na capacidade funcional para atender à intensidade de exercício.

2244

A capacidade máxima que um sujeito pode alcançar do seu débito cardíaco está
intimamente ligada ao aumento do funcionamento do coração, frequência cardíaca (FC),
e sua capacidade de ejetar o sangue, volume sistólico (VS). Portanto o débito cardíaco é
o produto da FC e do VS, quantidade de sangue bombeado por batimento cardíaco.Q= FC x VS
Podemos concluir que o débito cardíaco pode ser aumentado em razão de um aumento
da FC ou do VS, ou das duas variáveis.
A Tabela 2.1 apresenta os valores típicos em repouso e durante o exercício máximo da
FC, do VS e do Q nos indivíduos não-treinados e nos atletas de endurance altamente
treinados. As diferenças em relação aos gêneros masculino e feminino do VS e do Q se
devem, sobretudo, às diferenças de tamanho corporal entre os homens e as mulheres.
Alguns mecanismos podem explicar o que está ocorrendo com o comportamento do
sistema cardiovascular, em particular FC, VS e Q, em indivíduos treinados em
comparação aos sedentários. O sistema parassimpático, que é responsável por diminuir
o batimento cardíaco e a força de contração, está aumentado e os impulsos simpáticos
reduzidos, já que esse é responsável por ação oposta a do parassimpático. Assim
podemos entender porque o coração fica mais lento, por ação desses dois sistemas.
Outro fator que provavelmente possa estar influenciando é a maior eficiência da
contratilidade miocárdica, eficiência na contração (Mc ARDLE, KATCH, KATCH,
Individuo FC (batimentos/min) VE (ml/batimento) Q (l/min)
Repouso
Homem não
treinado
72 X 70 = 5,00
Mulher não
Treinada
75 X 60 = 4,50
Homem treinado 50 X 100 = 5,00
Mulher treinada 55 X 80 = 4,50
Exercicio Máximo
Homem não
treinado
200 X 110 = 22,0
Mulher não
treinado
200 X 90 = 18,0
Homem treinado 190 X 180 = 34,2
Mulher treinado 190 X 125 = 23,9

2255

2008). Ainda podemos entender esse fenômeno por conta de um maior volume
diastólico final em repouso, isto é, maior volume de enchimento ventricular durante a
diástole, uma vez que o volume sistólico final não se altera com o treinamento físico
(NEGRÃO, BARRETO, 2005). Alternativamente, alguns autores têm sugerido que o
maior volume sistólico no indivíduo treinado está relacionado a um aumento na volemia
do indivíduo (CONVERTINO et al., 1991 apud NEGRÃO e BARRETO, 2005).
Após um período de treinamento físico aeróbio, o Q em repouso não é
significativamente modificado, permanecendo em níveis semelhantes aos verificados no
período pré-treinamento. Esse comportamento ocorre porque, apesar de o indivíduo
treinado apresentar menor frequência cardíaca em repouso do que o sedentário, ele tem
maior volume sistólico, o que faz que o Q desses dois indivíduos seja semelhante.
Durante exercício físico realizado em um mesma potência de trabalho antes e após o
treinamento, também não se observa diferença expressiva no Q do treinado em relação
ao sedentário. Isso se dá pelo mesmo mecanismo explicado anteriormente; embora o
treinado apresente maior VS que o sedentário, sua menor FC acaba aproximando o Q
desses dois indivíduos. Porém, no exercício máximo observa-se que o Q de atleta pode
atingir níveis marcadamente maiores que o indivíduo sedentário. Isto é, enquanto o
atleta atinge Q de 35 a 40 l/min, o sedentário não consegue ir além dos 20 a 25 l/min.
Esse comportamento diferenciado é atribuído ao maior volume sistólico máximo no
atleta, já que a FC máxima não é modificada pelo treinamento físico (NEGRÃO,
BARRETO, 2005).
Outro fator que leva a demonstrar o aumento do Q está relacionado ao consumo de
oxigênio. O melhor consumo de oxigênio na célula muscular está relacionado à
captação do oxigênio no nível tecidual. Na condição de repouso são transportados 20 ml
de O2 por 100 ml de sangue arterial, sendo que 5 ml desse oxigênio são utilizados pelos
capilares teciduais. Então, podemos concluir que a diferença do que é ofertado, no
sangue arterial, 20 ml, e o que retorna no sangue venoso misto, 15 ml, é denominada
diferença artério-venosa de oxigênio (diferença a-v O2) (Mc ARDLE, KATCH,
KATCH, 2008). Em exercício progressivo máximo, a diferença a-v O2 aumenta tanto
em indivíduos sedentários quanto em treinados. Sabe-se que a contribuição da diferença

2266

a-v O2 para o suprimento de oxigênio para a musculatura é expressivamente menor do
que a do Q, uma vez que, durante o exercício em que se trabalha próximo ao consumo
máximo de oxigênio, o Q atinge valores de 5 a 8 vezes o seu nível de repouso, enquanto
a diferença a-v O2 não ultrapassa em 3 vezes os seu valores de repouso. Apesar de esse
aumento ocorrer para todos os sujeitos, a diferença a-v O2 é maior em indivíduos
treinados quando comparados com sedentários (Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2008).
Esse fator, que parece estar ligado ao aumento da captação de oxigênio no nível celular
tecidual, deve-se ao aumento da densidade capilar e secundariamente ao aumento da
quantidade de mitocôndrias (POWERS, HOWLEY, 2009).
Podemos observar que o Q sofre declínio com a idade. Essa diminuição no Q pode ser
consequência da redução da FC máxima, observada em idosos, somada ao menor
volume sistólico máximo. A redução do volume sistólico decorre da menor
contratilidade do ventrículo esquerdo durante o exercício, ocasionada pela atenuação da
responsividade adrenérgica nessa população (Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2008).

2.4 Regulação dos ajustes cardiovasculares ao exercício
Quando iniciamos um exercício físico um dos efeitos que podemos perceber é o
aumento da FC. Esse aumento é proporcional à intensidade do exercício: quanto maior a
intensidade maior vai ser o aumento da FC. Em exercício submáximo, a FC aumenta até
a intensidade alvo e estabiliza durante a realização do exercício. Já em exercício
máximo, a FC aumenta proporcionalmente à intensidade do exercício até a interrupção
por exaustão (NEGRÃO, BARRETO, 2005). O que está ocorrendo para que se dê essa
regulação? A explicação para esse ajuste está no comando central do ajuste
cardiovascular.
O sistema nervoso central tem um centro de controle cardiovascular. Esse centro recebe
as aferências periféricas que discutiremos neste subitem, integra essas informações com
outros núcleos envolvidos na modulação desse controle e emite uma resposta pelo
sistema nervoso autônomo de acordo com a necessidade da demanda que está ligada à
intensidade da potência do exercício.

2277

O centro de controle recebe informações de diversas regiões para realizar sua função:
áreas cerebrais superiores, mecanorreceptores e quimiorreceptores arteriais aórticos e
carotídeos, mecanorreceptores cardiopulmonares e ergorreceptores dos músculos
esqueléticos e articulação.
Essa informação neural que chega ao centro de controle coordena as ações imediatas no
coração e nos vasos sanguíneos. Podemos associar o aumento antecipatório ao exercício
do sistema cardiovascular. Quanto maior a massa muscular e mais intensa a sua ativação
pelo centro de controle motor, maior será a alteração no sistema cardiovascular. Essas
alterações nesse sistema acontecem tanto no momento antecipatório quanto durante o
exercício. Aliás, tal aumento antecipatório está intimamente ligado à intensidade do
exercício: quanto mais intenso maior é o aumento da FC. Curiosamente, ocorre também
o aumento da pressão arterial média antes do exercício; essas alterações parecem ser
desejáveis, pois preparam as reservas fisiológicas (Mc ARDLE, KATCH, KATCH,
2008).
Com relação ao aumento da FC durante o exercício físico, podemos dividir em dois
momentos: (a)aumento no início do exercício até 60% do consumo máximo de
oxigênio; (b) aumento do tempo e intensidades de exercício.
(a) Podemos entender que no início do exercício o principal mediador do aumento da
FC até aproximadamente 60% do consumo máximo de oxigênio é a retirada vagal,
diminuição da atividade parassimpática (CARTER et al., 2003).
(b) Com o aumento do tempo de exercício e intensidade deste, o aumento da atividade
simpática passa a ser o principal mecanismo responsável pelo aumento da FC
(NEGRÃO et al., 1992).
O influxo periférico proveniente do barorreceptor aórtico e carotídeo acaba ocasionando
ação reflexa.Essa ação e feita por feedback negativo; quer dizer, se ocorre um aumento
momentâneo da pressão arterial, reflexamente o centro de controle neural
cardiovascular imediatamente inibe a ativação simpática, consequentemente causando
bradicardia, diminuição da FC. O contrário é verdadeiro: quando há hipotensão,
reflexamente ocorre ativa simpática e taquicardia. Isso porque a FC está intimamente

2288

ligada ao Q, grandezas diretamente proporcionais à pressão arterial. Para Michelini
(1994) e Michelini e Morris (1999), durante o exercício a pressão arterial passa as ser
regulada em níveis mais altos; quer dizer, muda-se o set-point, o que acaba
neutralizando a ação de feedback negativo, permitindo o aumento da pressão e da
frequência cardíaca.
De acordo com os mecanismos descritos por Mc Ardle, Katch e Katch (2008), o centro
cardiovascular também recebe influxo sensorial dos receptores periféricos químicos,
musculares e articulares. Os quimiorreceptores percebem alterações químicas na
corrente sanguínea e sua localização está no arco aórtico e seio carotídeo.
Desempenham um papel importante na regulação da ativação neural simpática do
músculo durante exercício físico. As alterações metabólicas são proporcionais à
intensidade do exercício, ativando os quimiorreceptores, com o consequente aumento da
ativação simpática no sistema cardiovascular. Com relação aos receptores musculares e
articulares, quando estimulados pelo exercício físico proporcionam um feedback rápido.
Esse influxo modifica a ativação do sistema autônomo (simpático e parassimpático) de
forma a induzir repostas cardiovasculares apropriadas para as várias intensidades da
atividade física. Não menos importante também ocorre a ativação do sistema nervoso
autônomo quando estimulados os receptores cardiopulmonares, como podemos observar
na Figura 2.7.

2299

Figura 2.7 - Regulação neural do sistema cardiovascular durante o exercício
Fonte: Modificada de MITCHELL JH, RAVEN PB, 1994, apud Mc ARDLE, KATCH, KATCH,
2003, p. 340.

2.5 Síntese da Unidade
Nesta Unidade discutimos sobre o funcionamento do coração e ciclo cardíaco, o que é
de fundamental importância para o entendimento do comportamento do sistema
cardiovascular. Foi ressaltada a importância do funcionamento cardíaco para entender
que esse órgão tem papel relevante no débito cardíaco, que é a capacidade de ejetar
sangue por minuto, e dessa forma suprir as necessidades do organismo. Falo-se também
acerca da relação do débito cardíaco com o exercício físico – há uma relação direta
entre intensidade do exercício físico e débito cardíaco dentro de certos limites

3300

fisiológicos. Para que esse sistema funcione de forma harmoniosa existe mecanismo
central de controle cardiovascular, o qual é dependente de informações periféricas para
emitir seu comando.

2.6 Atividades

1. Explique o ciclo cardíaco.
2. Discuta em grupo o que é o débito cardíaco. Existe diferença no débito cardíaco
em repouso entre indivíduos treinados e sedentários? E em exercício com
intensidade sub-máxima e máxima?
3. O nosso sistema faz os ajustes cardiovasculares de acordo com as tarefas que
realizamos no dia a dia. De acordo com essa frase, explique como é realizado
esse ajuste.
4. Em exercício, é sabido que as variáveis relacionadas ao sistema cardiovascular
sofrem alterações na frequência cardíaca, no débito cardíaco, no volume
sistólico, na pressão arterial. Quais são os mecanismos responsáveis pelas
alterações desses sistemas:
a) no início do exercício e até 60% do VO2 máx;
b) com intensidade alta de exercício?

3311

Unidade 3
Unidade 3 . Sistema Respiratório e Exercício Físico

O sistema respiratório tem como principal função realizar as trocas de gases para suprir
as necessidades das células e do organismo como um todo. Compõem esse sistema:
nariz, faringe, traqueia, laringe, pulmões, brônquios e alvéolos.
Mecanicamente, a ventilação ocorre a partir das diferenças de pressão dos gases, tanto
do meio externo para o interno, assim como de uma célula para outras, por exemplo, do
alvéolo para as células sanguíneas.
O transporte dos gases pode ocorrer pela difusão destes, mas em sua maioria é realizado
pela hemoglobina, um carregador específico que se acopla tanto ao oxigênio quanto ao
dióxido de carbono. O dióxido de carbono também é transportado pelo bicarbonato. No
músculo o carregador específico de oxigênio é denominado mioglobina.
A interação entre os fatores neurais e químicos é a responsável pelo controle da
respiração, visto que esta é realizada pelo bulbo, ponte, receptores aferentes e eferentes
e pressão parcial dos gases (oxigênio e dióxido de carbono).
Durante o exercício físico, a ventilação é diretamente dependente da intensidade, pois
em exercícios de baixa intensidade ela parece não se alterar de maneira conflitante com
o estado de repouso, apesar de apresentar maiores valores. Quando o exercício se torna
mais intenso, a ventilação sofre um desequilíbrio, ou seja, a dinâmica respiratória não é
mais eficiente na relação captação de ar e utilização do oxigênio, resultando em
respostas metabólicas que podem ser limitantes à progressão da atividade, como por
exemplo, o acúmulo de lactato sanguíneo.

3322

3.1 Estrutura anatômica do sistema respiratório
O sistema respiratório tem com principal função realizar a troca de gases, suprir com
oxigênio todos os tecidos e eliminar o gás carbônico. Além disso, o sistema respiratório
é importante para a regulação do Ph sanguíneo, a produção da voz, o olfato, a proteção
contra microrganismos causadores de alterações homeostáticas e na termorregulaçao.
Para realizar tais funções, este dispõe de um amplo aparelho respiratório, que realiza a
ventilação e a difusão (GUYTON, HALL, 2008; POWERS, HOWLEY, 2009;
WILMORE, COSTILL, 2001). O sistema respiratório é composto por nariz, faringe,
traqueia, laringe, pulmões, brônquios e alvéolos.
O nariz tem como função aquecer, umidificar e filtrar o ar, fato que ocorre a partir da
penetração do ar nas narinas, quando entra em contato com os cornetos (projeções da
membrana interna do nariz). A “limpeza” do ar se dá pela movimentação deste no
interior do nariz, o que possibilita e separação das impurezas, as quais são eliminadas
através do muco; depois o ar segue para a faringe.
A faringe e a laringe são canais que possibilitam a passagem do ar na direção dos
pulmões. A faringe é seguida por duas estruturas: a traqueia e o esôfago. A traqueia é o
canal por onde o ar deve continuar seu caminho; já o esôfago é o canal por onde os
alimentos devem prosseguir seu trajeto. Essa separação é regulada por mecanismos
neurais e pela movimentação das cordas vocais e da epiglote. Assim, o ar passa pela
laringe e pela traqueia seguindo seu caminho sentido ao pulmão.
Os pulmões se localizam no interior da caixa torácica, esta delimitada anteriormente
pelo osso esterno, posteriormente pela coluna vertebral, lateralmente pelas costelas e
inferiormente pelo diafragma. A cavidade torácica é denominada cavidade pleural; a
membrana que recobre os pulmões é denominada pleura visceral; já no interior da
cavidade essa pleura é denominada pleura parietal. A respiração ocorre por meio de
mudanças no volume da cavidade pleural em consequência da movimentação da caixa
torácica. Quando a caixa torácica se expande, permite a entrada do ar nos pulmões,
mecanismo que será descrito posteriormente.

3333

A movimentação da caixa torácica é realizada por músculos denominados inspiratórios
e expiratórios. Fazem parte dos músculos inspiratórios o diafragma, os intercostais
externos, o peitoral menor, os escalenos e o esternocleidomastoide; todos esses
músculos têm a função de aumentar o volume torácico. Dentreos músculos expiratórios
temos os abdominais e os intercostais internos, ambos com a função de diminuir o
volume torácico.
Após a entrada do ar nos pulmões, os canais condutores, chamados brônquios,
transportam o ar em direção aos alvéolos. Estes, por sua vez, são “sacos” microscópios
localizados na região terminal dos brônquios e os responsáveis por liberar oxigênio na
corrente sanguínea e capturar o gás carbônico disponível. Isso se torna possível, devido
ao fato de os alvéolos possuírem uma vasta área vascularizada.
O sistema respiratório tem com principal função realizar as trocas gasosas, oferecendo
oxigênio às células, a partir de órgãos interligados como: nariz, faringe, laringe,
traqueia, pulmões, brônquios e alvéolos. Para realização das trocas gasosas é necessário
que o volume da caixa torácica seja alterado a favor da troca.

3.2 Mecânica respiratória
A mecânica respiratória ou ventilatória consiste na troca de gases entre o ambiente
externo e interno, possibilitada pela diferença de pressão entre os meios. A difusão dos
gases ocorre do meio de maior pressão para o de menor pressão (Mc ARDLE, KATCH,
KATCH, 2008; POWERS, HOWLEY, 2009).
Durante a inspiração, o aumento da cavidade torácica e consequente aumento do
volume torácico favorecem difusão dos gases, pois a expansão da cavidade diminui a
pressão interna, aumentando a diferença entre o meio externo e interno, permitindo a
entrada do ar. Já na expiração, ocorre o contrário, o retraimento da caixa torácica
aumenta a pressão interna favorecendo a saída do ar.

3344

Figura 3.1 – Mecânica da respiração demonstrando o processo da inspiração e expiração
Fonte: Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2003, p. 261
A pressão atmosférica é de 760mmHg; no interior da caixa torácica, na fase de
inspiração a pressão 758mmHg; já na fase de expiração a pressão interior corresponde a
762mmHg (figura 3.1).

O sistema ventilatório pode ser dividido em duas partes: zona condutora e zona
transicional e respiratória. A zona condutora inclui traqueia e bronquíolos terminais
(ramificações dos brônquios); a zona transicional e respiratória inclui ductos alveolares
e alvéolos. Por não existirem alvéolos na zona condutora, esta é conhecida como espaço
morto anatômico.

3355

Figura 3.2 – Pressões parciais do oxigênio (PO2) e do gás carbônico (CO2; PCO2) no sangue
como resultado da troca gasosa nos pulmões e entre os capilares e os tecidos.
Fonte: POWERS, HOWLEY, 2000, p. 186.

Na zona respiratória, as trocas ocorrem entre os alvéolos e capilares sanguíneos. A
pressão parcial do gás carbônico (PCO2) e a pressão parcial do oxigênio (PO2) nos
alvéolos são de aproximadamente 40 e 105 mmHg, respectivamente. Na veia pulmonar,
via de saída das trocas alvéolo-capilar, encontramos PCO2 de 40 mmHg e PO2 de 100
mmHg. Na via de retorno para o pulmão, através da artéria pulmonar, encontramos
PCO2 de 46 mmHg e de 40 mmHg para PO2 (POWERS, HOWLEY, 2009).
No entanto, a troca gasosa normal exige uma coordenação entre a ventilação e o fluxo
sanguíneo, ou seja, o alvéolo pode estar com boa ventilação, mas se o fluxo sanguíneo
não for adequado a troca gasosa não ocorrerá. Esse processo é denominado ventilação-
perfusão; a relação ideal da ventilação por perfusão é de 1,0 ou levemente maior.
A mecânica ventilatória ocorre por meio do favorecimento da difusão dos gases. Sendo
que, quando a pressão parcial do gás externa for maior em relação à interna, o ar penetra
no organismo (inspiração); em sentido contrário, o ar deixa o organismo (expiração). As
trocas realizadas na zona respiratória ocorrem pela diferença de pressão entre os
alvéolos e capilares.

3366

Figura 3.3 – Figura demonstrando os volumes e capacidades pulmonares.
Fonte: Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2003, p. 264.

3.3 Volume e capacidade pulmonares
A identificação dos volumes e capacidades pulmonares possibilita avaliar a integridade
do sistema respiratório. A mensuração destes pode ser realizada por meio da

3377

espirometria, pela qual o volume de gás inspirado e expirado é capturado por sistema
computadorizado.
Os volumes pulmonares são: volume corrente, volume de reserva inspiratória, volume
de reserva expiratória e volume residual. As capacidades são: capacidade pulmonar
total, capacidade vital, capacidade inspiratória e capacidade residual funcional,
conforme podemos observar na figura 3.4 (POWERS, HOWLEY, 2009; Mc ARDLE,
KATCH, KATCH, 2008).

3.4 Ventilação pulmonar
Compreende a ventilação minuto e a ventilação alveolar.
3.4.1 Ventilação minuto
Pode ser entendida como ventilação minuto (VE) a frequência respiratória (FR) por
minuto vezes o volume corrente (VC) médio. Durante a respiração normal em repouso,
a FR é de aproximadamente 12 incursões respiratórias por minuto e o VC médio é
aproximadamente 0,5L de ar por incursão.
VE = VC x FR
VE = 0,5 x 12
VE = 6L/min.
3.4.2 Ventilação alveolar
Parte do ar inalado em cada incursão respiratória não participa das trocas gasosas, fica
contido dentro do espaço morto anatômico. Em indivíduos sadios esse volume
representa aproximadamente 30% do VC em repouso (150mL) e o volume restante é
que efetivamente penetra nos alvéolos e realiza a troca gasosa. Para calcularmos o
volume alveolar devemos, portanto, descontar da ventilação minuto aproximadamente
150mL do volume corrente.

3388

VA = (VC – VEMA) x FR
VA = (0,5 – 0,15) x 12
VA = 4,2 L/min.
A integridade do sistema respiratório é identificada pela análise do volume e capacidade
dos gases, espirometria. Ventilação minuto é a frequência respiratória pelo volume
corrente. Ventilação alveolar é a quantidade disponível de gases para troca nos alvéolos.

3.5 Troca e transporte dos gases
Embora uma parte do O2 e do CO2 seja transportada como gases dissolvidos,
carregadores específicos – hemoglobina e mioglobina – são os responsáveis pela maior
parte dessas trocas.
3.5.1 Hemoglobina e transporte de O2
Quase que em sua totalidade, o transporte de O2 no sangue se dá pela ligação química
de O2 e hemoglobina (Hb), proteínas contida nos eritrócitos. Cada molécula de
hemoglobina pode transportar quatro moléculas de O2. Esta ligação é denominada
oxiemoglobina; quando a hemoglobina não está ligada ao O2 ela é denominada
desoxiemoglobina.
A quantidade de O2 transportada é diretamente proporcional à quantidade de
hemoglobina circulante. Essa combinação pode ser chamada de carregamento; a
liberação do O2 é o descarregamento.
DESOXIEMOGLOBINA + O2 OXIEMOGLOBINA
A direção desses fluxos é diretamente proporcional à PO2 do sangue e à afinidade entre
a hemoglobina e o O2. Powers e Howley (2009) descrevem que elevada PO2 dirige a
reação para a direita; em contraposição, baixos valores de PO2 e reduzida afinidade
entre Hb e O2 dirigem a reação para a esquerda.

3399

Figura 3.4 - Curva de dissociação da hemoglobina e os
fatores que interferem na porcentagem de saturação desta
Fonte: http://www.anestesiologia.unifesp.br/fisio_resp.pdf
Acesso em: set. 2011
O efeito da relação PO2 e a relação O2-Hb podem ser compreendidas a partir da curva
de dissociação da oxiemoglobina (figura 3.5), que pode se definida como a
representação gráfica da pressão parcial de O2 versus o teor de O2 ligado à Hb. A forma
da curva de dissociação da oxiemoglobina é projetada para suprir as necessidades do
transporte de O2 do ser humano. A parte mais aguda da curva representa o aumento da
porcentagem de hemoglobina saturada de O2 (% de HbO2) até a PO2 de 40mmHg. Em
valores superiores a 40mmHg, esse aumento ocorre de maneira linear até valores
próximos de 100% (POWERS, HOWLEY, 2009; Mc ARDLE, KATCH, KATCH,
2008).
A curva de dissociação de
oxiemoglobina sofre
influências de alguns fatores,
dentre eles temos: o pH
sanguíneo,a temperatura, a
variação da concentração da
2-3 disfosforoglicerato (2-3
DPG) e a PCO2 (figura 3.5)
(GUYTON, HALL, 2008;
POWERS, HOWLEY, 2009;
WILMORE, COSTILL,
2001). Tais fatores
proporcionam um
deslocamento da curva de
dissociação da
oxiemoglobina tanto para
direita como para a esquerda. Quando este deslocamento é para a direita, a liberação de
O2 se torna facilitada, quando deslocada para a esquerda esse descarregamento é
dificultado.

4400

Alterações no pH sanguíneo provocam aumento da acidez (diminuição do pH)
enfraquecem a ligação Hb-O2, acarretando um maior descarregamento de O2 nos
tecidos, representado por um deslocamento à direita da curva.
Alterações da temperatura no sangue, em pH constante, alteram a posição da curva,
sendo que aumentos da temperatura deslocam a curva para a direita, e diminuições da
temperatura deslocam a curva para a esquerda, fato justificado pela diminuição da
afinidade entre O2 e Hb com o aumento da temperatura.
A concentração de 2-3 DPG, um subproduto da glicólise dos glóbulos vermelhos,
também afeta a afinidade O2 – Hb, sendo diminuída com aumentos da quantidade de 2-
3 DPG. Aumentos de 2-3 DPG parecem acontecer em certos casos de anemia, em
altitudes elevadas (POWERS, HOWLEY, 2009).
Além desses, o aumento da PCO2 também altera o posicionamento da curva, fato que
pode ser explicado pela maior afinidade do CO2 com a Hb em relação ao O2.
Nos músculos, o transporte de O2 ocorre através de transportadores específicos,
mioglobinas, que têm muita afinidade com o O2 e estão em grande quantidade nas
fibras de contração lenta ou fibras vermelhas. Os músculos têm a capacidade de
armazenar o O2 ligado à Hb; esse estoque ou reserva de O2 é utilizado na transição
entre o repouso e o exercício causando um deficit de O2, que será discutido à frente
(POWERS, HOWLEY, 2009; Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2008).
3.5.2 Hemoglobina e transporte de CO2
O dióxido de carbono pode ser carregado de três maneiras: (1) uma pequena quantidade
é carregada em solução física no plasma; (2) utilizando a hemoglobina como
carregador; (3) em combinação com a água formando o bicarbonato.
Apenas 5% da quantidade de dióxido de carbono são eliminados através de gases,
apesar de esse ser o regulador da PCO2. A combinação CO2 e Hb é responsável por
aproximadamente 20% do carregamento de dióxido de carbono. O restante é
transportado em combinação com a água; o dióxido de carbono forma o ácido carbônico
e posteriormente o bicarbonato. Essa reação é catalisada pela enzima anidrase

4411

carbônica. O íons de H+ derivados do ácido carbônico têm seu efeito tamponado pela
porção proteica da hemoglobina que mantém o pH dentro de limites relativamente
estreitos (POWERS, HOWLEY, 2009; Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2008).
A hemoglobina é a principal responsável por transportar o oxigênio e também tem a
capacidade de transporte de dióxido de carbono. Nas células musculares esse transporte
ocorre por meio da mioglobina. A curva de dissociação da oxiemoglobina é importante
identificador da relação hemoglobina-oxigênio; esta, por sua vez, é dependente do pH
sanguíneo, da temperatura, dos níveis de 2-3 DPG e PCO2.

3.6 Controle Respiratório
A dinâmica respiratória ocorre pela interação entre os receptores químicos; os
receptores mecânicos, musculares e articulares; o controle respiratório central, realizado
pela ponte e bulbo, e pelos efetores, músculos respiratórios.
O controle respiratório ocorre a partir de estímulos detectados nos receptores que
enviam uma informação, pela via aferente, em direção ao bulbo e à ponte. Esses, por
sua vez, decodificam, processam essas informações e enviam um estímulo resposta aos
efetores da respiração, via eferente, que ativa a respiração (figura 3.6). No entanto,
ainda existem mecanismos e receptores que detectam informações que possam alterar a
dinâmica respiratória sem causar prejuízo ao individuo (GUYTON, HALL, 2008;
POWERS, HOWLEY, 2009).

4422

Figura 3.5 - Desenho esquemático do controle neural do sistema respiratório.
Fonte: Elaborado pelos autores

Quimicamente, o controle respiratório é feito pelas variações nas PO2, PCO2, acidez
nas artérias. Outro fator que influencia nesse controle é a temperatura. Tais estímulos
ativam unidades neurais sensíveis no bulbo e no sistema arterial, ajustando a ventilação
e mantendo o Ph sanguíneo e a temperatura dentro de limites estreitos.
O controle da respiração ocorre por meio da interação entre fatores neurais e químicos
que conectam informações para a realização da respiração. O centro de controle neural,
via de conexão entre aferência e/ou eferência, é que determina que tipo de mecanismo
será efetuado.

3.7 Sistema respiratório e exercício físico
Antes de entendermos o que acontece com a dinâmica respiratória, é necessária a
compreensão da transição do repouso para o exercício. Este pode ser detalhado em 3
fases: (1) nos primeiros 20s de exercício, alterações dos estímulos provenientes do
córtex cerebral e membros ativos estimulam o bulbo, causando alterações bruscas na

4433

Figura 3.6 - Evolução temporal do consumo de oxigênio durante trote contínuo com
ritmo lento para sujeitos treinados e destreinados.
Fonte: Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2003, p. 165
ventilação; (2) até aproximadamente 1,5 minutos, os estímulos anteriores se mantêm e
alterações intrínsecas nos neurônios do sistema do controle respiratório junto ao influxo
ao comando central fazem a ventilação aumentar exponencialmente; (3) acima de 2 a 3
minutos de exercício, a modulação das pressões dos gases alveolares é mantida por
estímulos químicos centrais e reflexos proporcionados pelo CO2, pela concentração de
H+ e pela temperatura por meio do efeito sobre os quimiorreceptores e termorreceptores
(Mc ARDLE, KATCH, KATCH, 2008).
Na transição entre o repouso e o exercício, a captação de oxigênio aumenta de maneira
exponencial até atingir valores estáveis, sendo este aumento diretamente proporcional à
intensidade do exercício e à condição física do sujeito. A diferença entre a captação de
oxigênio em repouso e até o ponto de estabilização é denominada deficit de oxigênio
(figura 3.7). Mc Ardle, Katch e Katch (2008) descrevem que quanto mais condicionado
é o indivíduo, menor é o seu valor de deficit de oxigênio, e que esses valores estão
diretamente relacionados ao tempo de recuperação.

4444

Na recuperação, inicialmente ocorre queda brusca da ventilação por conta da retirada do
impulso do comando central e influxo proveniente dos músculos previamente ativos; os
outros fatores vão se restabelecendo gradualmente, o que torna a recuperação mais lenta
num segundo momento.
No exercício em ritmo estável, com intensidade de leve à moderada, a ventilação
aumenta de forma linear se considerarmos a captação de oxigênio e a produção de gás
carbônico, sendo que os níveis de PO2 e PCO2 permanecem com valores próximos aos
valores de repouso. Considera-se que o equivalente respiratório, relação da ventilação
minuto para captação de oxigênio, eficiente neste tipo de exercício, apresenta valores de
25 litros de ar respirado para 1 litro de oxigênio consumido, sem o acúmulo de lactato
sanguíneo. Em exercícios com intensidades elevadas, a relação captação de oxigênio e
produção de gás carbônico é desproporcional, apresentando um equivalente respiratório
de 32 litros de ar respirado para 1 litro de oxigênio consumido, dá-se o início do
acúmulo de lactato sanguíneo (McARDLE, KATCH, KATCH, 2008).
A transição entre o repouso e o exercício altera a ventilação, causando um débito de
oxigênio, que está diretamente relacionado ao exercício. A intensidade do exercício está
diretamente relacionada ao controle e à mecânica ventilatória, visto que quanto maior
for a intensidade, maiores