aula_sistemas_energeticos

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Sistemas Energéticos
ATP é o único combustível.
ATP + H2O e + ADP + P1
Pouco ATP muscular = ~24 mmol/kg dm.
ATPase
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1. TRANSFORMAÇÃO DA ENERGIA
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Fontes energéticas
Carboidrato – 4 kcal por grama
Proteína – 4 kcal por grama
Gorduras – 9 kcal por grama
Sistemas de produção de ATP
- Sistema CP Anaeróbio (não utiliza O2) 
- Sistema Glicolítico 
- Sistema Oxidativo – Aeróbio (utiliza O2) 
Conceituando...
Capacidade:
Quantidade de energia de um sistema (produção máxima de potência)
Potência:
Quanto de energia o sistema pode liberar por unidade de tempo (velocidade de transferência de energia)
1.1 Fosfatos de Alta Energia - ATP
ATP + H2O ATPase ADP + P(i) + ε
Sistemas Energéticos
ATP (adenosina trifosfato):
 presente no citoplasma e nucleoplasma de todas as células;
 energia prontamente utilizável (não é armazenador de energia);
 duração de aproximadamente 1 seg;
- cada ligação fosfato possui ~ 12 kcal
Hidrólise do ATP
+ ~12 kcal
1.2 Fosfatos de Alta Energia - PCr
Trabalho Muscular
Recuperação
PCr (creatina fosfato):
 presente no sarcoplasma;
 grande velocidade de produção;
reserva imediata de energia (é um armazenador de energia);
 estoques limitados (15 seg de esforço no máximo) ...
concentração no músculo esquelético é de 30mM (~30x a de ATP);
*
Sistemas Energéticos
Glicólise/Glicogenólise 
Anaeróbia
2-3 ATP
Degradação do Glicogênio ou Glicose com formação de Lactato
2.1 Produção anaeróbia de energia - Glicose
Glicogênio
Pi
GLICÓLISE ANAERÓBIA
Energia Livre
( + )
( - )
*
H
+
Lactate
Hydrogen ion
*
2.1 Produção anaeróbia de energia
*
Glicogênio Muscular
Formado pela união de moléculas de glicose 
Glicogenólise
Regulada pela glicogênio fosforilase
	Estimula - Ca2+, Pi, ADP, Adrenalina.
	Inibe - ATP, H+, insulina
Glicogênese
Regulada pela glicogênio sintase
Ativada pela ação da insulina
glicose
ATP
PFK
piruvato
lactato
acetil CoA
mitocôndria
glicogenólise
sarcolema
sangue
glicólise
ATP
4 ATP
glicose
PFK
mitocôndria
glicogênio
sarcolema
sangue
glicólise
+ insulina
+ insulina
Regulação durante Repouso
- insulina
glycogen synthase
ATP
glicose
piruvato
Lactato + H+
acetyl CoA
mitochondria
glicogênio
sarcolema
sangue
glicólise
Regulação durante Trabalho
phosphorylase
+Ca2+, EPI, Pi, ADP 
+Pi, ADP, EPI
PFK
ATP
ATP
ATP
Com ou sem insulina
*
Controle do metabolismo energético
Ao início do exercício, quais mudanças intramusculares (citoplasma) ocorrem?
ATP, ADP, Pi, Ca2+
EPI, H+
Ao final do exercício, quais mudanças intramusculares (citoplasma) ocorrem?
ATP, ADP, Pi, Ca2+, EPI, H+
*
Metabolismo Aeróbio 
 Total de ~38 ATP
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Ciclo de Krebs
2.2 Produção aeróbia de energia
*
2.2 Produção aeróbia de energia
CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
As coenzimas reduzidas NADH2 e FADH2 entram na cadeia respiratória (cadeia de transporte de elétrons)
O fluxo de 2 elétrons através da cadeia (lipoproteínas com diferentes citocromos, metais e outros cofatores) liberará energia para a transportar H através da membrana interna mitocondrial.
NADH2 entra no primeiro sítio e forma 3 ATP ao final
FADH2 entra no segundo sítio e forma 2 ATP ao final
Os NAD e FAD restantes tornam-se aptos a participar mais uma vez da desidrogenação.
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2.2 Produção aeróbia de energia
*
ATP gerados pela oxidação da glicose
*
Metabolismo de Lipídeos
1. Lipólise  triglicérides são degradados em ácidos graxos e glicerol
2. Ac. Graxos difundem-se para o sangue e são transportados para o músculo atravéz da albumina
3. Dentro do músculo os ac. graxos são transportados para mitocôndria
4. -oxidação divide o ac. graxo em moléculas de 2-carbonos para formar acetil-CoA
5. Acetil-CoA entra no ciclo de Krebs
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Imagem de microscópio eletrônico do músculo tibial anterior humano
fi – Miofibrilas
li – reservas de lipídio
imf - mitocôndria 
gl - glicogênio
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*
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Beta-Oxidação
2.2 Produção aeróbia de energia - Lipídios
*
-Oxidation
Palmitato(16:0)
Clivagem
1 FADH2 + 1 NADH  5 ATP (via cadeia de transporte de eletrons)	
7 pontos de clivagem x 5 ATP = 35 ATP 	
Oxidação do acetil–CoA
8 acetil-CoA entram no ciclo krebs x 12 ATP = 96 ATP 	
Total ATP  35 + 96 = 131 – 2 ATP = 129 ATP
1st
2nd
3rd
4th
5th
6th
last
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Resumo da β-oxidação
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Metabolismo de carboidratos e gorduras 
C6H12O6 + 6 O2 6H2O + 6CO2 + 39 ATP 
C16H32O6 + 23 O2 16H2O + 16CO2 + 129 ATP
 
O metabolismo aeróbio depende de um adequado suprimento de O2 
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Corpos cetônicos
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2.2 Produção aeróbia de energia - Proteínas
Quando necessário, aminoácidos adicionais nos fluidos corporais são degradados e usados como energia ou secundariamente estocados como gordura e como glicogênio.
Como combustível – Deve primeiro ser desaminada (remoção do grupo amina) — o que permanece é convertida a piruvato, acetil-CoA ou intermediários do ciclo de krebs.
Em geral, a quantidade de ATP formado por cada grama de proteína oxidada é menor que a formada por cada grama de glicose oxidada.
Acetil-CoA
Ciclo dos TCA
Remoção do grupo amina
*
*
2.2 Produção aeróbia de energia - Proteínas
Contribuição com menos de 2% em exercício com menos de 1 hora de duração.
Em exercício prolongado (3-5 horas) a contribuição total chega a 5-15%
Gráfico1
		60		40.3		0
		25		65		10
		12.5		62.5		25
		6		50		44
		2		23		75
		2		10.5		87.5
		2		4.2		95
CP
Anaeróbio Lático
Aeróbio
Distância (m)
% de ressíntese de ATP
Plan1
		100		60		40.3		0
		200		25		65		10
		400		12.5		62.5		25
		800		6		50		44
		1500		2		23		75
		5000		2		10.5		87.5
		10000		2		4.2		95
Gráfico2
		10		90
		20		80
		50		50
		80		20
		90		10
		98		2
Lipídeos
HC
Tempo (min)
% ressíntese de ATP
Plan2
				Lipídeos		HC
		0		10		90
		10		20		80
		20		50		50
		30		80		20
		40		90		10
		60		98		2
Gráfico3
		-0.01		0.007		0.007
		0.02		0.008		0.008
Síntese de proteína muscular (%/h)
Plan3
		Exercício		-0.01		0.007
		Recuperação		0.02		0.008
ENTENDENDO...
“O procedimento (aeróbio) depende que o NADH2 citoplasmático seja oxidado na mitocôndria na mesma velocidade em que é formado...”
“...Em repouso e durante exercícios moderados, o suprimento de O2 é suficiente e o metabolismo energético é essencialmente aeróbio, com [ATP] alta e [ADP] baixa. Com o aumento da intensidade do exercício, o ADP se acumula, a quebra de glicogênio se acelera e a redução do NAD em NADH2 é correspondentemente mais rápida...”
“...Em certas intensidades críticas (alta intensidade), o sistema de transporte de elétrons passa a ser limitante, e parte do piruvato deve agir como aceptor de hidrogênio. Assim, parte da NADH2 é reoxidada anaerobiamente, transformando o piruvato em ácido lático (produção anaeróbia)...”
 Astrand(1980)
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ADP + P
+ energia
Intensidade do exercício
Exercício muito intenso
ATP
LACTATO
GLICÓLISE
CP
Aeróbio oxidativo
CHO
Gorduras
(infinito)
Principais estímulos/moduladores dos sistemas
*
ADP + P
+ energia
Intensidade do exercício
Exercício leve
ATP
LACTATO
GLICÓLISE
CP
Aeróbio oxidativo
CHO
Gorduras
(infinito)
Principais estímulos/moduladores dos sistemas
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Atividade enzimática
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Interações dos sistemas energéticos
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Esforços máximos
	2 seg – 80% CP, 20% Glicólise. 
	5 seg – 55% CP, 45% Glicólise.
	10 seg – 40% CP, 55% Glicólise, 5% Aeróbio.
	20 seg – 32% CP, 50% Glicólise, 18% Aeróbio.
	30 seg – 27% CP, 46% Glicólise, 27% Aeróbio. 
	60 seg – 12% CP, 43% Glicólise, 45% Aeróbio. 
	90 seg – 10% CP, 35% Glicólise, 55% Aeróbio.
	120 seg – 7% CP, 30% Glicólise, 63% Aeróbio. 
	240 seg – 4% CP, 16% Glicólise, 80% Aeróbio. 
	10 min – 8% Glicólise, 92% Aeróbio.
	 1h - 2% Glicólise, 98% Aeróbio.
Interações dos sistemas energéticos
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Principais considerações sobre os sistemas energeticos para o treinamento.
Sistema CP (Creatina fosfato)
Estoques muito reduzidos
Recuperação é maior quando realizada de forma
passiva (repouso)
 Recuperação é feita pelo sistema aeróbio.
Para recuperar: 50% - demora 60 seg
			 75% - demora 2 min
			 87% - demora 3 min
			 94% - demora 4 min
Podem existir variações individuais neste tempo de recuperação.
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Degradação dos Substratos Energéticos
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Degradação dos Substratos Energéticos
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Sistema glicolítico (Lactato)
Fatores limitantes
Acúmulo de Metabólicos (principal) – H+, Lactato e outros
Glicogênio muscular – depois de varias repetições.
 Recuperação depende do grau de acúmulo, do quanto o sistema é estimulado (intensidade e duração).
 Recuperação é lenta, porém pode ser acelerada com um exercício leve que aumenta a remoção dos metabólicos.
 Aumentando a intensidade do exercício realizado na recuperação pode aumentar a remoção dos metabólicos, mas utiliza parte do glicogênio muscular. 		
*
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		Table  3.   Muscle metabolites, [H+], and peak SR Ca2+ uptake immediately before exercise bouts 1, 3, and 4  
		�
		
		Pre-Bout 1 
		Pre-Bout 3 
		Pre-Bout 4 
		�
		ATP (E), mmol/kg dry weight 
		25.6 ± 1.3 
		14.0 ± 1.1* 
		21.8 ± 0.8*, ��
		ATP, (HPLC), mmol/kg dry weight 
		26.3 ± 1.3 
		15.8 ± 1.1* 
		23.0 ± 0.8*, ��
		ADP, mmol/kg dry weight 
		2.87 ± 0.15 
		2.76 ± 0.09 
		2.74 ± 0.36 
		AMP, mmol/kg dry weight 
		0.10 ± 0.00 
		0.11 ± 0.03 
		0.10 ± 0.03 
		TAN, mmol/kg dry weight 
		29.3 ± 1.3 
		18.7 ± 1.1* 
		25.9 ± 1.03*, ��
		IMP, mmol/kg dry weight 
		0.14 ± 0.01 
		7.00 ± 1.17* 
		0.26 ± 0.09�� 
		Hypoxanthine, mmol/kg dry weight 
		<0.01 
		0.07 ± 0.02* 
		0.16 ± 0.06*, ��
		Inosine, mmol/kg dry weight 
		<0.01 
		1.03 ± 0.02* 
		0.80 ± 0.06* 
		Creatine phosphate, mmol/kg dry weight 
		90.6 ± 3.6 
		55.6 ± 2.4* 
		100.9 ± 2.7*, ��
		Creatine, mmol/kg dry weight 
		36.9 ± 2.0 
		71.9 ± 8.4* 
		26.6 ± 4.1*, ��
		Lactate, mmol/kg dry weight 
		4.8 ± 0.7 
		104.7 ± 7.3* 
		6.2 ± 2.4�� 
		Glycogen, mmol/kg dry weight 
		537 ± 64 
		286 ± 43* 
		350 ± 49* 
		[H+], nM 
		69.4 ± 4.4 
		223 ± 18.4* 
		68.8 ± 2.3�� 
		SR Ca2+ uptake, nmol · min1 · mg wet wt1 
		23.4 ± 1.4 
		16.9 ± 1.5* 
		24.1 ± 1.5�� 
		SR Ca2+ uptake, nmol · min1 · mg protein1 
		339 ± 25 
		272 ± 18 
		374 ± 39
		�
		Values are means ± SE; n = 6 subjects. Muscle ATP was measured by using enzymatic, fluorometric (E) and HPLC methods. TAN, total adenine nucleotides; IMP, inosine 5'-monophosphate; SR, sarcoplasmic reticulum. * Significantly different from Pre-Bout 1, P < 0.05; significantly different from Pre-Bout 3, P < 0.05. 
*
3 repetições de 30s máximo com intervalo de 4,5 min
*
Chart1
		0.72		0.77
		11.49		6.59
		14.48		10.94
		12.24		11.89
		5.9		13.17
		3.1		12.97
		1.85		13.68
				13.77
				13.45
				13.52
				13.13
				12.92
				11.97
				11.25
				10.78
				10.04
				9.13
				7.7
				6.35
Início do exercício a 50% VO2max
Rec ativa
Rec passiva
Tempo (min)
Lactato sanguíneo
Sheet1
		BLC		Time
		0.77		0		0.72		0
		6.59		1		11.49		2
		10.94		2		14.48		7
		11.89		3		12.24		12
		13.17		4		5.9		17
		12.97		5		3.1		22
		13.68		6		1.85		27
		13.77		7
		13.45		8
		13.52		9
		13.13		10
		12.92		12
		11.97		13
		11.25		15
		10.78		17
		10.04		19
		9.13		22
		7.7		27
		6.35		31
Sheet1
		0		0
		0		0
		0		0
		0		0
		0		0
		0		0
		0		0
				0
				0
				0
				0
				0
				0
				0
				0
				0
				0
				0
				0
BLC
Tempo (min)
Lactato sanguíneo
Sheet2
		
Sheet3
		
*
Sistema Aeróbio
Exercícios maiores que 90 seg. 
Depleção de CP
Acúmulo de Metabólicos (desequilibro entre produção e remoção)
Depleção de glicogênio muscular
Aumento da temperatura corporal 
Depleção de glicogênio muscular ou hepático.
Aumento da temperatura corporal (desidratação)
INTENSO
LEVE
*
Degradação dos Substratos Energéticos
*
*
*
*
*
O nível de glicogênio pré-exercício afeta o rendimento de longa duração.
*
*
Deslocamento do metabolismo de CHO para as gorduras durante o exercício prolongado
*
Influência da intensidade do exercício sobre a fonte de combustível muscular
*
Efeito da duração sobre a utilização de substratos.
Figure 4.16
*
Ciclo de Cori: Lactato como fonte de combustivel.
*
Lactate Shuttle
*
Metabolismo do Glicogênio
Glicogênese -- síntese de glicogênio
Estimulada pela insulina
Glicogenólise -- Glicogênio  Glicose
Estimulada pelo glucagon e epinefrina
Apenas as células do fígado pode liberar glicose de volta para o sangue
Gliconeogênese -- síntese de glicose a partir de outras fontes, glicerol e aminoácidos. 
*
Armazenamento e utilização de glicose
*
GLUT4 transloca para membrana celular quando a insulina se liga ao seu receptor. A presença de mais receptores aumenta o transporte de glicose. Quando a sinalização da insulina é retirada GLUT4 retorna para o inerior da celula. GLUT4 esta presente no músculo e tecido adiposo
A atividade do GLUT4 é regulada por uma translocação insulino dependente
*
*
Prescrição do exercício aeróbio para o emagrecimento: Intensidade vs. Duração
Maior a intensidade, maior o gasto energético durante e após o exercício.
Em intensidade muito baixas (< 30% VO2max), não há gasto energético durante a recuperação mesmo quando realizados por um tempo prolongado (80 min).
Para intensidades acima de 50-60% VO2max, o aumento da duração aumenta o gasto energético pós-exercício.
*
*
(a) Plot of excess post-exercise oxygen consumption (EPOC) magnitude versus exercise intensity (constant duration of 80 minutes). (b) Plot of EPOC magnitude versus exercise duration (constant intensity of 70% of maximal oxygen uptake). Different symbols are used for individual study participants. Fonte Bahr, (1992).
Intensidade mínima
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Na prática?!
Pedrinho – VO2max = 3 L/min
1 hora – 30%VO2max 30 min - 85%VO2max
30% = 0,9 L/min 85% = 2,55 L/min
60 min = 54 L O2 30min = 76,5 L O2
54 x 5 kcal/ LO2 = 270kcal 76,5 x 5 kcal/ LO2 = 383kcal
50% gorduras = 135kcal 10% gorduras = 38 kcal
Pós-exerc = 0 kcal Pós-exerc = 35 L = 175kcal 
Total = 270 kcal Total = 558 kcal
Diferença = 288 kcal
1 x semana – 1 ano = 15.000 kcal.
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Exercício localizados “queimam” gordura localizada?
Protocolos de treinamento com apenas um membro – dados contraditórios
Tenistas apresentaram mesmo percentual de gordura em ambos os braços.
No entanto dados recentes demonstram que tanto o fluxo sanguíneo quanto a lipólise é maior no tecido adiposo adjacente a musculatura exercitada.
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