cinesiologia e fisiologia do exercicio

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CINESIOLOGIA E 
FISIOLOGIA DO 
EXERCÍCIO
Diego Santos Fagundes 
Metabolismo energético
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Definir o metabolismo energético e a taxa metabólica, citando os 
fatores que a influenciam.
 � Explicar os processos anabólicos e catabólicos.
 � Descrever o papel das enzimas catalisadoras e das reações químicas 
celulares.
Introdução
O metabolismo energético abrange uma série de reações químicas que 
ocorrem no interior das células no organismo. Nesse contexto, o conheci-
mento sobre as vias metabólicas que produzem e fornecem energia para 
manutenção da homeostase, por meio de anabolismo e catabolismo, é 
primordial para o entendimento dos processos funcionais relacionados 
aos sistemas dos seres vivos. 
Neste sentido, a atividade física e o exercício impõem ao organismo 
um desafio para a manutenção da homeostasia diante das demandas 
da atividade exercida, sendo assim, a compreensão dos fatores que in-
fluenciam e como se dá a produção de energia contribui com a prática 
clínica, levando ao raciocínio celular dos processos envolvidos com o 
aporte energético, seja em repouso ou em detrimento de uma atividade 
física ou um exercício. 
Neste capítulo, definiremos o metabolismo energético e a taxa meta-
bólica, bem como os processos de anabolismo e catabolismo e, por fim, 
o papel das enzimas catalisadoras nos processos celulares.
Metabolismo energético e a taxa metabólica
O processo químico de conversão do alimento proveniente da dieta em energia 
é denominado bioenergética ou metabolismo. Neste contexto, o metabolismo 
engloba todas as reações químicas que acontecem no interior das células 
no organismo, isto é, o conjunto de reações responsáveis pela síntese e pela 
degradação de nutrientes no interior de uma célula com foco na conversão de 
energia. A mensuração de energia produzida pelo metabolismo, incluindo o 
uso de energia e a taxa metabólica, é representada pelas unidades de energia.
A unidade mais comumente utilizada para medir a taxa metabólica é a 
quilocaloria (kcal), que também é, algumas vezes, representada como caloria 
(C). Uma quilocaloria, como o próprio nome diz (quilo = 1.000), contém, na 
verdade, 1.000 calorias (1 quilocaloria equivale a 4,186 joules). Uma caloria 
é definida como o calor necessário para elevar a temperatura de 1 g de água 
em 1°C, por exemplo, para que a temperatura de 1,5 litros (1.500 g) de água 
seja elevada em 2°C, são necessárias 3.000 calorias (1.500 g × 2°C) ou 3 
kcal de calor. Esse é o cálculo básico usado para determinar a produção de 
calor ou a taxa metabólica por calorimetria direta (KRAEMER; FLECK; 
DESCHENES, 2016). 
Uma das características apresentadas pelos seres vivos é a constante mo-
dificação do seu meio interno em razão das alterações ocorridas no meio 
externo, por meio do desenvolvimento de diferentes funções executadas de 
acordo com o tempo. Essas adaptações funcionais requerem energia, pois toda 
função resulta na liberação de energia. De acordo com Powers e Howley (2017), 
as manifestações energéticas de um organismo vivo podem ser descritas a 
partir de quatro tipos básicos.
1. Energia mecânica: trata-se da energia liberada durante a realização 
de um movimento, a manutenção de uma postura, a movimentação 
flagelar ou os deslocamentos de leucócitos. Essa energia é liberada 
por meio de um fenômeno físico de ordem mecânica, na qual a fibra 
muscular — ou outra — é a executora principal nesse tipo de atividade.
Metabolismo energético2
2. Energia química: consiste em um processo no qual o organismo re-
aliza e/ou forma as reações a partir de corpos químicos por meio de 
transformações. 
3. Energia elétrica: resulta em um processo em que a energia é liberada 
por impulsos elétricos (potenciais elétricos), como potenciais de ação, 
de repouso, gerador pós-sináptico, entre outros. 
4. Energia térmica: a energia é resultante da liberação de calor a 
qual pode se dissipar ou ser armazenada, regulando a temperatura 
corporal. 
As energias mecânicas, químicas e elétricas podem ser consideradas como 
energias de trabalho, pois, por meio delas, pode-se executar o trabalho, seja 
de origem mecânica, secretora ou elétrica. Já a energia térmica não pode 
ser descrita como energia de trabalho, pois não o realiza necessariamente, 
podendo ser caracterizada como a expressão resultante de energia, haja 
vista que todas as energias são transformadas, liberadas e resultam em 
forma de calor. 
O organismo demanda constantemente o fornecimento de energia para que 
possa realizar suas atividades funcionais. O subsídio energético é puramente 
químico, fornecido pela ingestão de nutrientes alimentares (carboidrato, gordura 
e proteína). Estes, ao serem absorvidos ao pool energético, são a energia que 
pode ser utilizada de imediato e transformada em outras. A energia química 
é representada pelo ácido adenosina-trifosfato (ATP) em todos os tecidos 
(DOUGLAS, 2006b).
O metabolismo é descrito como a totalidade das reações do corpo em nível 
celular, incluindo a síntese e a quebra de moléculas. As células podem estocar 
uma quantidade limitada de ATP, mas devem gerar constantemente novo ATP 
para servir de fonte energética para o metabolismo celular. As células geram 
ATP por meio de três vias metabólicas ou combinando-as, sendo elas: sistema 
ATP-PCr, sistema glicolítico e sistema oxidativo (Quadro 1) (KENNEY; 
WILMORE; COSTILL, 2013).
3Metabolismo energético
Fonte: Adaptado de Douglas (2006a, p. 1010).
Metabo-
lismo
Combus-
tível
Gasto de 
oxigênio
Produção
Capa-
cidade 
motora
Modali-
dade
ATP-PCr Creatina-
-fosfato
Não Baixa/
limitada
Força Curta dura-
ção (0–10 s); 
corridas de 
50–100 m; 
arremessos 
de peso.
Glicolítico Glicogênio Não ou 
limitado
Pouca Força + 
veloci-
dade
Curta 
duração 
(20–90 s); 
corridas de 
100–800 m; 
natação 
100 m
Oxidativo Glico-
gênio; 
lipídeos 
Impor-
tante
Muito 
ampla
Resis-
tência
Longa dura-
ção (a partir 
de 3 min); 
maratonas
Quadro 1. Características dos sistemas energéticos versus atividades físicas
O sistema ATP-PCr armazena uma quantidade muito pequena de ATP. Nele 
as células contêm outra molécula de fosfato de alta energia, a fosfocreatina 
(PCr). Essa via compreende a adoção de um fosfato inorgânico (Pi) da PCr 
para o difosfato de adenosina (ADP), formando então a ATP. Sua energia é 
liberada pela ruptura da PCr e não é utilizada de maneira direta no trabalho 
celular. Essa energia serve para regenerar o ATP e manter a reserva energética 
relativamente constante em repouso. Esse processo de quebra de PCr para for-
mar ATP acontece rapidamente e pode ser independente de qualquer estrutura 
especial no interior da célula. Esse sistema é classificado como metabolismo 
no nível de substrato. Esse processo de quebra de PCr para formação de ATP 
é rápido e pode ser efetuado sem nenhuma estrutura especial no interior da 
célula. O sistema ATP-PCr é classificado como metabolismo no nível de 
Metabolismo energético4
substrato, assim, a capacidade de manter níveis de ATP com a energia dessa 
via é limitada. A combinação das reservas de ATP e PCr podem suprir as 
necessidades energéticas musculares de 3 a 15 segundos durante uma corrida 
de velocidade em máximo esforço. Além desse ponto, os músculos precisam 
contar com outras vias de formação de ATP (glicolítica e oxidativa) (KENNEY; 
WILMORE; COSTILL, 2013).
O sistema glicolítico anaeróbio ocorre por meio do fracionamento da 
glicose. A glicose representa cerca de 99% de todos os açúcares circulantes 
no sangue e provém da digestão de carboidratos e do glicogênio hepático. 
O ciclo lactato-glicose é também denominado de ciclo de Cori. No ciclo de 
Cori, durante a prática de um exercício intenso, forma-se lactato nas fibras 
musculares. Este pode ser transportado pelo sistema circulatório (sangue) 
até o fígado e convertido por gliconeogênese em glicose. Quando a gliconeo-
gênese ocorre sem a presença de oxigênio, háa conversão do ácido pirúvico 
em ácido láctico. Esse sistema não produz grandes quantidades de ATP. As 
ações combinadas das vias ATP-PCr e glicolítico permitem a geração de 
força pelos músculos, mesmo com limitação da reserva de oxigênio. Esses 
dois sistemas predominam durante os minutos iniciais do exercício de alta 
intensidade (DOUGLAS, 2006b).
O terceiro sistema de produção de energia celular é o sistema oxidativo 
(aeróbio). Esse complexo sistema de energia parte do processo pelo qual o corpo 
“decompõe” os combustíveis com a presença de oxigênio para gerar a energia, 
também chamado de respiração celular. Diferente da produção anaeróbia 
(glicolítica) de ATP, a produção oxidativa ocorre dentro das mitocôndrias. Nos 
músculos, as mitocôndrias estão adjacentes às miofibrilas e dispersas por todo 
o sarcoplasma. Estes dependem do suprimento permanente de energia para 
produzir continuamente a força necessária durante atividades prolongadas. 
Essa via é de capacidade ilimitada e produz 18 vezes mais ATP que o 
sistema anaeróbio lático (glicolítico). Na presença de oxigênio, o ácido pirú-
vico formado pela glicose vai até acetil-coenzima A, e por meio das etapas 
do ciclo de Krebs (ácido cítrico) dá origem a 38 moléculas de ATP, água e 
gás carbônico (Figura 1). O ciclo do Krebs descreve a ordem das reações que 
têm como finalidade reduzir completamente a molécula de acetil-Co A ao 
carbono, para que possa ser extraído o máximo de energia desse combustível, 
para que o fornecimento de energia nunca cesse.
5Metabolismo energético
Figura 1. Reações do processo glicolítico aeróbico e formação de ATP.
Fonte: Adaptada de Douglas (2006a, p. 1009).
Glicogênio Ácido pirúvico
O2
Ciclo de Krebs
38 ATP
6 H2O
6 CO2
O equilíbrio energético é descrito a partir da taxa metabólica basal (TMB), 
a qual consiste na velocidade do gasto energético em condições de repouso e/ou 
padronizadas. Esta tem importância para quantificar o equilíbrio energético, 
representando em torno de 70% do gasto energético total em uma pessoa 
sedentária, sendo proporcional à quantidade de massa livre e de gordura, 
sendo que após os 20 anos reduz cerca de 2 e 3% por década em mulhe-
res e homens, respectivamente (POWERS; HOWLEY, 2017). A TMB é o 
principal elemento do gasto energético diário e, neste sentido, é utilizado 
como evidência para orientar as necessidades e recomendações energéticas 
diárias, seja na realização de atividade física ou até mesmo em repouso. A 
TMB sofre influência de diversos fatores, dentre eles destaca-se a atividade 
física prévia a sua medição, idade, temperatura, ingestão alimentar, nível de 
ruído ambiental, ciclo menstrual e até mesmo tabagismo. A TMB é predita 
por meio de equações matemáticas, dentre elas podemos citar a de Harris & 
Benedict. Essa equação é uma das mais utilizadas na prática clínica para balizar 
as necessidades energéticas de indivíduos com as mais diversas patologias 
(WAHRLICH; ANJOS, 2001).
Cada mecanismo dos mencionados, aeróbio e anaeróbio lático e alático, 
são classificados por meio dos critérios de potência, capacidade e eficiência. 
A potência reflete em interações bioquímicas que ditam a velocidade de 
liberação de energia. A capacidade diz respeito às dimensões dessa fonte de 
energia, como ela é acessada durante o uso ou o volume de mudanças sofridas 
durante o exercício. Já a eficiência é determinada pela medida em que a energia 
é liberada pelo metabolismo e utilizada na contração muscular. 
Metabolismo energético6
A expressão déficit de oxigênio refere-se ao atraso do consumo de oxigênio no início 
do exercício (POWERS; HOWLEY, 2017)
O mecanismo anaeróbio alático (ATP-CP) tem maior potência e permite 
energia aos músculos durante a contração nos primeiros segundos. Desem-
penha papel importante nos esportes de curta duração e máxima potência. A 
capacidade desse sistema é limitada pelas reservas de ATP e CP presente nos 
músculos esqueléticos. Durante a contração, as reservas de CP se esgotam e 
não contribuem para a ressíntese de ATP. O mecanismo anaeróbio lático atinge 
potência máxima depois de 30–45 segundos após o início do trabalho. Sua 
potência é menor que o ATP-CP, mas mesmo assim permite manter o trabalho 
com a duração máxima em razão de sua capacidade energética mais substancial, 
a qual é limitada pelo volume de concentração de lactato no sangue. Já os 
processos aeróbios são a principal fonte de formação de energia com duração 
prolongada, podendo chegar a horas. Esse processo não é capaz de garantir 
as necessidades energéticas durante trabalho de potência, mas supera outras 
fontes em resistência graças a sua reserva de hidratos de carbono e gordura 
presente no organismo (GOMES, 2009).
O exercício intenso com duração superior a 20 segundos conta, ainda, com a glicólise 
anaeróbia para produzir uma parte significativa do ATP necessário.
Processos anabólicos e catabólicos
Quanto à obtenção e à utilização de energia, pode-se dividir o metabolismo em 
catabolismo (degradação) e anabolismo (síntese). Ambos ocorrem simultane-
amente nas células e estão relacionados com as etapas químicas realizadas a 
partir dos substratos energéticos. Essas etapas químicas são mediadas por meio 
7Metabolismo energético
dos metabólitos e tanto as transformações anabólicas quanto as catabólicas 
são descritas a partir de três fases, descritas a seguir (MCARDLE; KATCH; 
KATCH, 2016).
As reações catabólicas iniciam a partir da ingestão de grandes moléculas 
(fase I), que são convertidas em produtos menores (fase II). Então, essas mo-
léculas são oxidadas para formar o dióxido de carbono (CO2), a água (H2O) e 
o ATP por meio do ciclo de Krebs (fase III).
Já as transformações anabólicas se iniciam pelos pequenos subprodutos 
originados na fase final do catabolismo. Sua síntese de proteína inicia na fase 
III com os cetoácidos. Na fase II, os grupos de amina doam aminadores. Já na 
fase I, são formadas as cadeias de proteínas a partir da união dos aminoácidos.
O consumo energético se deve ao valor calórico dos nutrientes ingeridos, da 
mesma forma que a energia envolvida com o metabolismo basal corresponde 
à demanda energética. De maneira geral, são utilizadas duas técnicas para 
mensurar o gasto energético humano, a saber: calorimetria direta e calorimetria 
indireta. A calorimetria direta é o processo que mensura a taxa metabólica por 
meio da mensuração do calor produzida quando o corpo usa a energia para 
executar trabalho. O calor é produzido pelas células via respiração celular 
e trabalho celular. A calorimetria direta é feita com uma câmara apertada, 
isolada do meio ambiente revestida por água, a qual permite a troca gasosa de 
oxigênio (O2) e CO2 a partir da câmara. O calor produzido pelo indivíduo eleva 
a temperatura da água ao redor, permitindo mensurar e calcular a temperatura 
por unidade de tempo. Além disso, o indivíduo perde calor por evaporação da 
água através da pele e das vias respiratórias. Essa perda de calor é mensurada 
e somada ao calor total assimilado pela água para produzir uma estimativa 
da taxa de gasto energético do indivíduo. Já a calorimetria indireta com base 
na taxa de O2 utilizado e CO2 produzido, que é diferente para carboidratos, 
lipídios e proteínas, é possível estimar a porcentagem de carboidrato, ácido 
graxo e proteínas metabolizados, bem como a energia produzida (KRAEMER; 
FLECK; DESCHENES, 2016). Nesse contexto, se estima a taxa metabólica via 
medida do consumo de oxigênio a partir do princípio da relação de “alimentos 
+O2”. Dessa maneira, estabelece uma relação direta entre o consumo de O2 e 
a quantidade de calor produzido. 
Metabolismo energético8
O que é metabolismo, anabolismo e catabolismo? Assista neste vídeo uma contextu-
alização de como se comportam o catabolismo e o anabolismo: 
https://goo.gl/XpsvY6
Enzimas catalisadoras e reações 
químicas celulares
A velocidade das reações bioquímicas em nível celular é regulada por enzimas 
catalisadoras. As enzimas são proteínas que desempenhamum importante 
papel na regulação metabólica, não fazem a reação acontecer, mas regulam a 
velocidade/taxa com que ocorrem, não modificando a natureza ou o resultado 
final da reação.
As reações químicas ocorrem a partir da energia de ativação. As enzimas 
catalisadoras reduzem essa energia, sendo o resultado final o aumento da 
velocidade das reações. Reduzindo a energia de ativação, as enzimas aumen-
tam a taxa de formação de produto. A capacidade das enzimas em diminuir 
a energia de ativação é decorrente de características estruturais próprias. As 
enzimas são classificadas baseadas no tipo de reações as quais ela realiza, 
sendo que dois fatores são importantes para regular a atividade enzimática, o 
pH e a temperatura (PITHON-CURI, 2017; SILVERTHORN, 2017).
As enzimas são nomeadas de acordo com a reação bioquímica catalisada 
por elas. Exceto algumas nomenclaturas mais antigas, como pepsina, tripsina e 
renina, todos os nomes de enzimas recebem o sufixo ase e refletem a categoria 
de trabalho e a reação catalisada. A saber: as enzimas quinases acrescem um 
grupo de fosfato em uma molécula específica; outras removem oxigênio de 
seus substratos, denominadas oxidases; e as isomerases formam isômeros 
estruturais a partir do rearranjo de átomos.
Sua capacidade de atuar como catalisadora com reações específicas permite 
que as avaliações de enzimas celulares forneçam o diagnóstico de determinadas 
doenças. Por exemplo, os tecidos danificados em decorrência de uma doença, 
suas células mortas, liberam na corrente sanguínea enzimas específicas que 
normalmente não são encontradas no sangue, portanto, fornecem indícios 
clínicos/laboratoriais para diagnosticar uma doença.
9Metabolismo energético
Algumas deficiências enzimáticas podem levar a determinado tipo de distúrbio, como 
em algumas pessoas que não produzem suficientemente a lactase. Essa deficiência 
provoca a intolerância à lactose, condição a qual a lactose não é digerida e leva à 
retenção de líquidos e fezes e sua fermentação promove a produção de gases (fla-
tulência). Nesse sentido, seus sintomas são descritos e relacionados às alterações do 
trato digestório e sua gravidade varia de leve a grave (SILVERTHORN, 2017).
DOUGLAS, C. R. Fisiologia aplicada à nutrição. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2006b.
DOUGLAS, C. R. Tratado de fisiologia aplicada às ciências médicas. 6. ed. Rio de Janeiro: 
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GOMES, A. C. Treinamento desportivo: estruturação e periodização. 2. ed. Porto Alegre: 
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Metabolismo energético10