Conceitos de bioquímica

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DIMENSÕES 
BIOLÓGICAS E 
BIOQUÍMICAS DA 
ATIVIDADE 
MOTORA
João Francisco 
Barbieri
Conceitos de bioquímica 
e suas relações com a 
atividade motora
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
  Identificar os diferentes ramos de estudo da bioquímica.
  Reconhecer as alterações bioquímicas agudas causadas pela ativi-
dade física.
  Explicar as alterações bioquímicas crônicas causadas pela atividade física.
Introdução
Neste capítulo, você vai estudar sobre uma área da ciência biológica 
chamada bioquímica. A bioquímica descreve estruturas e mecanismos, 
assim como incontáveis processos químicos que ocorrem nos seres vivos. 
Essa ciência propõe princípios de organização comuns às mais diversas 
formas de vida, sendo que todos os organismos vivos vão apresentar 
elementos estruturais e funcionais semelhantes.
Neste texto, serão vistos diferentes ramos de estudo que pertencem 
à bioquímica e alterações bioquímicas causadas pela prática de exercício 
físico, tanto a prática aguda quanto a crônica.
Introdução à bioquímica
A bioquímica descreve as estruturas e os mecanismos, assim como incontáveis 
processos químicos que ocorrem nos seres vivos. Essa ciência, que une química 
e biologia em seus estudos, propõe princípios de organização comuns às mais 
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diversas formas de vida, sendo que todos os organismos vivos vão apresentar 
elementos estruturais e funcionais semelhantes.
O estudo de bioquímica só é possível quando separamos os elementos 
constituintes do organismo, sejam organelas, enzimas ou moléculas. O estudo 
desses elementos separados nos dá ideia de sua interação no organismo, mesmo 
o organismo sendo um ambiente mais complexo. Essa transposição dos estudos 
dos elementos separados para o organismo só é possível, pois as leis físicas 
que regem as reações das moléculas inorgânicas são as mesmas que regem as 
moléculas orgânicas. Portanto, o comportamento de uma molécula in vitro é 
uma boa representação de como será seu comportamento em vivo.
O estudo dos elementos fora e dentro do organismo constitui categorias 
de enfoque da bioquímica, e podemos nos dedicar a estudar as reações e os 
mecanismos da seguinte forma:
In vitro: (em vidro). É a abordagem reducionista, que se dedica a estudar os 
elementos que compõem o organismo fora dele, em ambiente laboratorial. Por 
exemplo, você pode, por meio de processos de purifi cação, isolar um aminoácido 
específi co para estudo, analisando-o separadamente do organismo. É uma maneira 
mais quantitativa e química de estudo, defi nida por um sistema reacional fechado.
In vivo: (em vivo). Dedica-se ao estudo de propriedades no próprio ser vivo, e 
não apresenta um sistema reacional defi nido. Trata-se de uma abordagem mais 
holística que leva em consideração o dinamismo de outras reações que estarão 
acontecendo ao mesmo tempo e, consequentemente, interferindo nesse sistema. 
In silico: (em computador). Por meio de modelamentos matemáticos e químicos, 
podemos prever as interações entre os elementos que compõem certa solução, 
por exemplo. Graças ao conhecimento adquirido pelo homem, hoje podemos 
ensinar computadores a identifi car as possíveis reações entre os elementos, 
de uma forma precisa e bastante rápida.
Os organismos vivos se distinguem da matéria inanimada por diversos 
fatores, embora generalizações referentes ao funcionamento de organismos 
vivos sejam complicadas de serem feitas, por causa de sua multiplicidade de 
formas e variedade de espécies; podemos destacar alguns elementos comuns 
a maior parte dos seres vivos, como:
  um alto grau de complexidade química e organização microscópica;
  sistemas de extração, transformação e uso de energia do ambiente;
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  sinergia entre os diferentes tipos de estruturas que compõem um 
organismo;
  mecanismos de percepção e resposta a alterações do meio interno e 
externo;
  capacidade de reprodução e reparo;
  capacidade de evolução gradual ao longo do tempo.
Podemos dividir o estudo de bioquímica em três grandes ramos: estrutura e 
catálise; bioenergética e metabolismo e vias de informação. A discussão sobre 
esses três ramos nos dará uma visão geral e ampla sobre o estudo de bioquímica.
Estrutura e catálise
O primeiro ramo que estudaremos se dedica a analisar os constituintes ce-
lulares, que são compostos de moléculas orgânicas e inorgânicas, as quais 
desempenham as mais diversas funções nos organismos vivos. Como molécula 
inorgânica, podemos destacar a água, por constituir mais da metade de todos 
os organismos vivos. Entre as moléculas orgânicas temos os aminoácidos e 
as proteínas, os açúcares e polissacarídeos, nucleotídeos e ácidos nucleicos, 
ácidos graxos e lipídeos. Não menos importante, temos as membranas e pro-
teínas de membranas, estruturas celulares fundamentais para que o ser vivo 
se diferencie do ambiente (NELSON; COX, 2014).
Vamos apresentar, a caráter introdutório, os tópicos que constituem o 
ramo da bioquímica que trata da constituição estrutural das moléculas e 
macromoléculas e das reações bioquímicas de catálise.
Água: a água é a substância inorgânica com maior presença nas células, tanto 
animais quanto vegetais. Ela é conhecida como solvente universal, pois muitas 
substâncias, em nosso corpo, estão dissolvidas em água. Dentro do corpo, a 
água participa de reações químicas; um forte exemplo da participação da água 
são as reações de síntese, conhecidas como reações de síntese por desidrata-
ção, uma vez que, para a reação acontecer, é necessário que a ligação libere 
uma molécula de água. O contrário, ou seja, reações de quebra ou separação, 
necessitarão que uma molécula de água seja associada para que as moléculas 
sejam separadas, processo conhecido como hidrólise, e que acontece, por 
exemplo, na quebra das proteínas em aminoácidos (NELSON; COX, 2014).
Aminoácidos e proteínas: os processos biológicos são, quase em sua 
totalidade, mediados por proteínas. Para ressaltar a importância das pro-
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teínas, basta dizer que as informações genéticas guardam a informação 
de como produzir proteínas específi cas, ou seja, nosso DNA armazena as 
informações de como construir as mais diversas proteínas existentes no 
nosso organismo.
As proteínas são polímeros formados por subunidades, chamadas amino-
ácidos. Embora existam mais de 300 aminoácidos conhecidos na natureza, 
somente 20 deles são necessários para produção de uma infinidade de proteínas 
em nosso organismo. As mais diferentes combinações possíveis dos aminoáci-
dos vão gerar proteínas dos mais distintos tipos e funções. Podemos ressaltar 
entre funções das proteínas a atuação como enzimas, hormônios, anticorpos, 
transportadores, fibras musculares, proteínas das lentes dos olhos, entre outras. 
Em outros animais, podemos identificas sua participação em penas, teias de 
aranha, chifres de rinocerontes, venenos de cogumelos e centenas de outras 
formas e funções (NELSON; COX, 2014).
As reações bioquímicas só são possíveis graças à presença de macromo-
léculas especiais, as proteínas. Entre as diferentes funções que as proteínas 
assumem no organismo, sua função enzimática apresenta grande importância 
para a manutenção da vida.
Enzimas: as enzimas são amplamente estudadas na bioquímica, pois, por 
causa de sua atuação, a vida como a conhecemos é possível. Podemos 
caracterizar as enzimas como macromoléculas responsáveis por acelerar 
as reações químicas, que poderiam ocorrer ou não de maneira espontânea. 
Esse processo de aceleração da velocidade das reações é chamado de ca-
tálise. Logo, enzimas são catalizadores de reações químicas específi cas. 
Segundo Ostwald (1895 apud NASCIMENTO, 2011, p. 12) uma catalise é 
uma mudança na velocidade da reação química sem mudar a composiçãodo agente (enzima), ou seja, esse tipo de reação ocorre pela presença de 
enzimas que aceleram as reações químicas, o que possibilita, por exemplo, a 
rápida disponibilidade de energia proveniente da quebra de glicogênio. Todas 
as enzimas apresentam alto grau de especifi cidade para seus substratos, e 
isso quer dizer que atuam em uma reação específi ca apenas. As enzimas 
também aceleram reações químicas em pH e temperatura específi ca, po-
dendo ser ativadas ou desativadas caso haja variações de pH e temperatura 
(NASCIMENTO, 2011).
A maior parte das enzimas possui o sufixo -ase, como as enzimas amilases 
(responsáveis pela quebra de amido na boca) e lipases (responsáveis pela 
quebra de lipídeos). São produzidas por meio de processos de transcrição e 
tradução gênicas, com base na demanda e na necessidade.
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Alguns RNAs possuem atividade catalizadora, e, embora não sejam prote-
ínas, podem ser considerados enzimas por sua atividade. Um grande exemplo 
dessa categoria é a enzima RNA polimerase, responsável por sintetizar o 
RNA transportador na presença de uma fita de DNA e ATP. Esse processo 
é fundamental para a transcrição de genes, o que permitirá a construção de 
novas proteínas. A Figura 1 ilustra essa reação de síntese.
Figura 1. Reação de síntese mediada por uma enzima.
Fonte: Adaptada de Designua/Shutterstock.com.
Podemos analisar a importância das enzimas para a perpetuação da vida com alguns 
exemplos simples de reações, seja em organismos vegetais ou animais. Um exemplo 
bem emblemático é o caso da enzima uroporfirinogênio descarboxilase, que atua no 
processo de biossíntese de hemácias em animais e clorofila em vegetais. Calcula-se 
que, sem a presença dessa enzima, o processo de reação necessário para a formação 
desses elementos demoraria até 2,3 bilhões de anos, quase metade da idade de nosso 
planeta. Na presença da enzima uroporfirinogênio descarboxilase, esse processo 
acontece em questão de milissegundos.
5Conceitos de bioquímica e suas relações com a atividade motora
Na Figura 1, observamos uma reação de síntese mediada por uma enzima. 
As enzimas têm a função de acelerar o processo de reação bioquímica a uma 
velocidade compatível com a vida, e sempre auxilia em uma reação específica, 
em razão do formato de seus sítios de ligação, o que permitirá a ligação com 
substratos muito específicos.
Açúcares e polissacarídeos: os carboidratos são as estruturas de hidrocarbonetos 
mais abundantes como biomoléculas na natureza. Sua oxidação é a principal 
via de fornecimento de energia para a maioria das células que não realizam 
fotossíntese. Os carboidratos são oriundos principalmente dos organismos 
vegetais, sendo o açúcar e o amido os principais elementos da dieta em muitas 
partes do mundo. Podemos dividir os carboidratos em monossacarídeos, dissa-
carídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos são as moléculas mais simples 
de carboidratos, constituídas por apenas uma molécula de glicose, por isso, não 
sofrem hidrólise. Os dissacarídeos são constituídos por dois monossacarídeos 
que fazem uma ligação covalente. Um exemplo clássico de dissacarídeo é a 
lactose, popularmente conhecida como açúcar do leite. Os polissacarídeos são 
cadeias longas formadas por monômeros de monossacarídeos. Diferentemente 
dos monossacarídeos e dissacarídeos, os polissacarídeos estão mais atrelados a 
formas de armazenamento de energia do que ao fornecimento de energia para o 
organismo. Podemos encontrar polissacarídeos em vegetais, representados pelo 
amido, e em animais, representados pelo glicogênio. O glicogênio é tido como 
uma das principais fontes de energia para a prática de atividade física, sendo 
armazenado tanto no fígado quanto nos músculos (NELSON; COX, 2014).
A glicólise é uma reação química de quebra dos monossacarídeos conhe-
cidos como glicose. Essa reação é fundamental para a geração de energia em 
nosso corpo. Nesse processo, ocorrem diversas reações químicas mediadas 
por enzimas como hexoquinase, fosfofrutoquinase e piruvatoquinase. 
A lactose é um polissacarídeo formado por dois monossacarídeos (D-galactose 
e D-glicose). Esse carboidrato é encontrado principalmente em alimentos derivados 
do leite. Algumas pessoas não possuem a enzima necessária para sua digestão, 
a enzima lactase, o que as torna intolerantes a lactose. Algumas pessoas nascem 
com essa condição, enquanto outras a adquirem ao longo da vida. Essa condição 
é caracterizada por dores estomacais, excesso de flatulência, diarreia e indigestão. 
Existe hoje no mercado enzimas sintéticas para a digestão desse carboidrato, sendo 
que alguns alimentos já a apresentam.
Lipídeos: os lipídeos são nossa maior fonte de fornecimento de energia. São com-
postos de cadeia longas de carbono e armazenados na forma de triacilglicerol (ou 
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triglicerídeos), formado por três moléculas de ácidos graxos e uma molécula de 
colesterol. Os lipídeos são por natureza hidrofóbicos, sendo necessária a ligação 
com uma proteína, a albumina, para serem carregados pela corrente sanguínea.
Os lipídeos são estocados de maneira organizada no tecido adiposo. Em 
determinadas situações, sobre estimulação do sistema nervoso simpático e em 
resposta a certos hormônios, o tecido adiposo sofre reações de catálise para liberar 
triacilglicerois na corrente sanguínea, reações mediadas pela enzima lipase.
Os elementos citados estão presentes em praticamente todos os seres vivos, 
e são considerados como macronutrientes, dado o volume necessário com que 
devem ser ingeridos para o bom funcionamento do organismo. Por causa das ca-
racterísticas desses elementos, por criarem cadeias grandes de polímeros, também 
são conhecidos como macromoléculas. Pertencem ao grupo de macromoléculas 
também os ácidos nucleicos (DNA e RNA) em razão do elevado tamanho dessas 
moléculas. Acompanhe a seguir um detalhamento das macromoléculas orgânicas.
Estrutura e função das (macro)moléculas
As macromoléculas biológicas são componentes celulares fundamentais para os 
organismos vivos, permitindo ao organismo executar uma gama vasta de funções 
necessárias à sobrevivência e à perpetuação da vida. As quatro classes principais 
de macromoléculas biológicas são: carboidratos, proteínas, lipídeos e ácidos nu-
cleicos. Podemos citar diversas funções orgânicas associadas às macromoléculas.
  proteção;
  defesa;
  suporte estrutural;
  regulação;
  transporte;
  motilidade;
  fornecimento de energia;
  armazenamento de energia;
  armazenamento de informações.
A maioria das moléculas encontradas no organismo é baseada em estru-
turas de carbono, associadas a outros elementos químicos como nitrogênio, 
oxigênio e hidrogênio. O carbono funciona como ancoragem para esses outros 
elementos, formando um esqueleto. Os elementos ancorados ao esqueleto de 
carbono são chamados de grupos funcionais, e determinarão as propriedades 
específicas e a classe dessas moléculas.
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Função dos carboidratos: a principal função dos carboidratos é de forne-
cimento de energia. Porém, é possível encontrar diversas outras estruturas 
que possuem monossacarídeos. Podemos destacar os glicocálices, estruturas 
presentes nas membranas celulares, responsáveis pelo reconhecimento de 
substâncias externas às células, por meio das quais nossas células do sistema 
imune, por exemplo, conseguem reconhecer um agente invasor e fagocitá-lo. 
Nas plantas, podemos encontrar o carboidrato exercendo uma função estru-
tural, na forma de celulose formando a rígida estrutura das células chamada 
de parede celular (VOET; VOET; PRATT, 2014).
Função das proteínas: as proteínas possuem, além de função enzimática, 
função na motilidade. Essa função ocorre por meio dos cílios ou fl agelos de 
células ou microrganismos, formados por estruturas do citoesqueletocelular, os 
microtúbulos. As proteínas desempenham papel importante também na função 
imunológica, como a produção de anticorpos. Além disso, podem agir sobre o 
suporte de estruturas das células, dando sua conformação e sustentando suas 
organelas, função mantida por causa da presença do citoesqueleto, composto 
de proteínas (VOET; VOET; PRATT, 2014).
Função dos lipídeos: os lipídeos biológicos são substâncias diversas, possuem 
diferentes funções no organismo e se apresentam nas mais diferentes formas. 
Porém, os lipídeos possuem uma característica em comum, são hidrofóbicos. 
Podemos apontar três funções distintas para os lipídios no corpo: 
1. Compõem a membrana celular junto com proteínas, assumindo uma 
função estrutural.
2. Os lipídeos assumem uma função de reserva de energia quando apre-
sentam cadeias de hidrocarbonetos, sendo armazenados nos adipócitos.
3. Assumem o papel de mensageiro atuando na sinalização interna das 
células e entre células. Embora os lipídeos sejam popularmente conhe-
cidos por representarem a categoria de gorduras, eles não se limitam a 
elas. Outras substâncias que também pertencem à categoria de lipídeos 
são: ceras, esteróis, vitaminas lipossolúveis, fosfolipídeos, entre outros 
(VOET; VOET; PRATT, 2014).
Função dos ácidos nucleicos: os ácidos nucleicos são pesadas cadeias formadas 
por bases nitrogenadas, as quais conhecemos como ácidos desoxirribonucleico 
ou ácido ribonucleico (DNA e RNA); essas cadeias podem ser encontradas no 
núcleo das células eucariotas, compondo os cromossomos. A principal função 
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do material genético é armazenar informação que será utilizada na replicação 
de células ou na fabricação de novas proteínas (VOET; VOET; PRATT, 2014).
Com exceção dos ácidos nucleicos, os macronutrientes biológicos são 
utilizados também para a produção de energia no organismo. Esse processo 
envolve uma série de reações bioquímicas até que os monômeros que constituem 
os macronutrientes possam ser utilizados em vias metabólicas que resultarão 
na “fabricação”. A área da bioquímica que se dedica a estudar essas reações 
é chamada de bioenergética.
Bioenergética
Bioenergética é o estudo quantitativo das transformações de energia que ocor-
rem nas células vivas, também incluindo a natureza dos processos envolvidos 
nessa transformação. Uma célula necessita construir uma gama grande de 
elementos para se manter viva, como proteínas, DNAs, RNAs e lipídeos. A 
criação dessas moléculas tem um custo, energia. A energia utilizada pelos 
organismos vivos deve ser retirada do ambiente, seja na forma de luz solar ou 
de nutrientes por meio da alimentação. As reações de transformação de energia 
vão respeitar certos princípios da física, como a preservação da quantidade de 
energia nas reações e a tendência à desorganização (MAUGHAN; GLEESON; 
GREENHAFF, 2000). Essas duas leis fundamentais da física e da química 
são conhecidas como as duas leis fundamentais da termodinâmica. A seguir 
segue uma breve descrição de cada uma:
1ª lei — Conhecido como o princípio da conservação da energia, esse 
princípio nos diz que a energia pode ser transformada ou transportada de um 
lugar para o outro, mas nunca destruída. Em um sistema fechado, poderíamos 
observar que a quantidade inicial de energia para uma dada reação será a 
quantidade final dela.
2ª lei — Afirma que o universo sempre tende para o aumento da desordem: 
Aqui introduzimos um conceito muito interessante da química, a entropia. 
Esse conceito é utilizado para apontar o grau de desordem de um sistema, 
sendo que, quanto maior a entropia, maior será a desordem desse sistema. 
Em todos os processos naturais, a entropia tende a aumentar. Os organismos 
vivos são complexos extremamente organizados, e esse grau de organização 
é rigorosamente mantido, dando a impressão de que os organismos vivos 
estão imunes à segunda lei da termodinâmica. Porém, se observarmos seu 
funcionamento, veremos que eles estão, sim, submetidos a essa lei. Basta 
darmos o exemplo da manutenção da temperatura. Temos uma temperatura 
média de 37 graus, e esta muitas vezes diverge da temperatura do ambiente, 
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sendo a tendência mais comum perdermos calor para o ambiente; porém, nosso 
corpo possui diversos mecanismos de controle da temperatura, que atuarão 
para evitar que a tendência à desorganização se concretize e percamos toda 
nossa temperatura para o ambiente (NELSON; COX, 2014).
As células heterotróficas obtêm energia pelo catabolismo e anabolismo. 
O processo de catabolismo (quebra) de moléculas de nutrientes vai gerar a 
energia necessária para o organismo fazer ATP. O ATP é a moeda energética 
dos organismos, atuando de maneira a ceder energia para que as reações e 
os processos ocorram. O processo de fabricação dessa molécula energética, 
na verdade, é um processo de ressíntese, sendo gasta energia para fazer uma 
molécula de ADP se juntar com um fosfato inorgânico (Pi). O ATP então vai 
participar de diversas reações no organismo, como a síntese de macromoléculas 
a partir de precursores menores, transporte de substâncias contra o gradiente 
de concentração e para o movimento mecânico (NELSON; COX, 2014).
Podemos destacar as principais fontes de obtenção de energia do corpo 
humano. São elas:
Ressíntese de ATP pela Fosfocreatina: esta proteína sede seu grupo fosfato 
para uma molécula de ADP, ressintetizando assim ATP de forma rápida e 
gerando creatina como subproduto. É uma via de produção de energia utilizada 
principalmente em exercícios curtos e intensos.
A suplementação de creatina tem como finalidade aumentar a quantidade e sua 
disponibilidade no tecido muscular. Isso fará com que o ATP seja ressintetizado em 
maior quantidade e maior velocidade em atividades de curta duração e alta intensidade. 
Esse tipo de estratégia suplementar é utilizado por atletas de modalidades em que 
essas características estão envolvidas, como corredores de curta distância, sprinters e 
levantamento de peso.
Glicólise anaeróbia: na glicólise anaeróbia, ou seja, na ausência de oxigênio, 
o catabolismo de uma única molécula de glicose vai gerar 4 ATPs. Essa via é 
especialmente utilizada em exercícios em que a demanda de esforço é muito 
grande, como uma corrida rápida de 30 segundos (MCARDLE; KATCH; 
KATCH, 2016).
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Glicólise aeróbia: o processo de glicólise na presença de oxigênio apresenta 
saldo de ATP mais vantajoso do que o catabolismo de uma molécula de glicose 
na ausência de oxigênio, porém, fornece energia de maneira mais demorada. 
O saldo fi nal desse processo bioquímico são 38 ATPs, sendo que esse meta-
bolismo estará presente em atividades físicas de longa duração (MCARDLE; 
KATCH; KATCH, 2016).
Oxidação de lipídeos: de longe, o catabolismo das gorduras apresenta o 
melhor saldo de ressíntese de ATP. Uma molécula de plamitoil, que possui 
16 carbonos, vai gerar saldo de 131 ATPs. Porém, é o processo mais lento de 
geração de energia, o qual ocorre o tempo todo, sendo especialmente necessário 
para atividades de longa duração (MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).
A bioenergética estuda os diferentes processos que visam à formação de 
energia, os quais compreendem o metabolismo energético. A seguir, estuda-
remos mais a fundo os processos metabólicos.
Metabolismo
Se dividirmos a palavra metabolismo, teremos meta, que signifi ca integrar, 
e Bolismo, que signifi ca processo. Então temos que o metabolismo celular 
nada mais é do que os processos de integração entre as mais diferentes vias 
orgânicas. O metabolismo pode ser dividido em dois grandes processos, o 
anabolismo e catabolismo.Dá-se o nome de anabolismo aos processos metabólicos de construção de 
macromoléculas, podendo-se destacar aqui processos importantes, por exemplo, 
para esportistas, como a síntese de proteínas musculares (hipertrofia muscular) 
ou síntese de glicogênio (glicogênese). Já o processo de catabolismo implica 
reações de quebras, como a glicólise, que aumentará a oferta de glicose para 
ser usada como fonte de energia durante a prática de exercício, por meio da 
degradação e da quebra de moléculas de glicogênio. A integração de ambos 
os processos, anabolismo e catabolismo, é necessária, pois o tempo todo o 
organismo precisa quebrar e construir macromoléculas, seja para a geração 
de energia ou armazenamento de substratos para posterior utilização. Nesse 
sentido, catabolismo e anabolismo se completam, sendo que os processos de 
catabolismo vão gerar os substratos energéticos necessários para os processos 
de anabolismo e vice-versa. Dentro do metabolismo, podemos destacar o 
metabolismo energético, caracterizado pelos processos responsáveis por gerar 
e utilizar energia dentro das células (MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).
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Caquexia e perda de massa magra
Existem condições que podem influenciar no balanço entre o anabolismo e o 
catabolismo. As patologias (como o câncer) são um exemplo. O câncer é conhecido 
por desencadear uma condição chamada caquexia, síndrome caracterizada pela perda 
progressiva e contínua de massa magra. Existem pelo menos três fatores relacionados 
a essa perda: disfunção metabólica, maior ativação das vias de catabolismo e desre-
gulação hormonal, gerando dificuldades na síntese de proteínas. Essa condição pode 
causar quadros como anorexia e anemia, o que aumenta a toxidade do tratamento 
e a mortalidade dos pacientes. Tratamentos não farmacológicos, como a união entre 
dieta e exercício físico, são recomendados para o aumento da síntese e regulação do 
metabolismo.
Metabolismo energético: a quebra dos carboidratos, proteínas e lipídeos pro-
porciona a energia sufi ciente para manter/preservar e ativar as diferentes funções 
vitais do organismo, tanto no repouso como no movimento. O movimento 
expressa-se como uma característica fundamental do comportamento humano, 
pois por meio dele o homem interage com o ambiente e seus semelhantes. Pelos 
movimentos musculares, são produzidas diferentes expressões corporais como: 
fala, postura, tarefas motoras, entre outras. Todas essas manifestações precisam 
de um combustível biológico, denominados nutrientes, uma vez que geram gasto 
de energia. Esses processos de quebra e utilização dos nutrientes acontecem nas 
células corporais e principalmente na célula muscular esquelética, ocorrendo 
na presença ou ausência de oxigênio, denominada também como processos 
aeróbicos (presença de oxigênio) ou processos anaeróbios (ausência de oxigênio). 
Vias de informação
É fundamental que os organismos carreguem consigo a informação necessária 
que dá origem a organismos semelhantes e estruturas que necessitem ser 
repostas, fenômeno importante para a perpetuação da vida. Nesse sentido, 
destacamos a existência de um fl uxo de informação biológica que tem de ser 
extremamente preciso, caso contrário, uma estrutura daria origem a outra 
completamente distinta.
Hoje sabemos que essa informação está codificada dentro dos núcleos das 
células eucariotas, na forma de ácido desoxirribonucleico (DNA). O DNA é 
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composto de dupla fita interligada por bases nitrogenadas complementares, 
as quais são interligadas por ligações de hidrogênio. Essa dupla fita assume o 
formato helicoidal e está espalhada no núcleo celular, contida pela carioteca 
(membrana que envolve o núcleo). 
Quando falamos em fluxo de informação genética, não podemos deixar 
de citar o dogma central da biologia molecular. Esse modelo preconiza três 
grandes processos no fluxo de informação biológica, a replicação, a transcrição 
e a tradução (NELSON; COX, 2014).
A replicação é o processo pelo qual o DNA contido em uma célula origi-
nária, também conhecida como célula-mãe, consegue transmitir suas infor-
mações para células-filhas, ou seja, células que tiveram sua origem a partir 
dessa célula originária. Esse processo permite a replicação de células dentro 
de um mesmo tecido, além do crescimento de um organismo e da reparação 
de lesões teciduais, por exemplo.
A transcrição é o processo pelo qual fragmentos do DNA são “lidos”, 
e vão gerar fragmentos de RNA contendo as informações específicas do 
fragmento de DNA, por exemplo, a informação de como se fazem proteí-
nas que dão as características da cor dos olhos, ou a informação que dá a 
característica do cabelo.
A tradução é o processo de leitura da fita de RNA criada na transcrição e 
a “montagem” das proteínas que elas codificam, processo para o qual temos 
vários elementos envolvidos, como os aminoácidos dentro das células, os 
RNAs transportadores e os ribossomos.
O processo de transcrição e tradução genética está intimamente relacionado 
à criação de novas proteínas, uma vez que estas se deterioram com o passar 
do tempo, e necessitam ser repostas. Por causa da codificação no genoma, das 
informações necessárias para a fabricação de todas as proteínas necessárias 
para o funcionamento fisiológico de nosso organismo, é possível que novas 
proteínas sejam feitas com base na necessidade delas. Um excelente exemplo 
é a criação de nossas proteínas musculares, uma adaptação crônica frente à 
prática regular de exercício físico (VOET; VOET; PRATT, 2014).
Agora que compreendemos um pouco mais sobre o processo de criação de 
novas proteínas, veremos a seguir algumas adaptações crônicas ao exercício 
físico e sua relação com processos genéticos. O início da atividade física 
representa um poderoso estímulo para diversas transformações no metabo-
lismo celular, modificações que terão a função de preparar o organismo para 
a prática de atividade física, disponibilizando a ele substrato energético para 
ser transformado em energia.
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Início da atividade física e alterações 
bioquímicas
O início da atividade física é marcado por uma série de alterações bioquímicas 
que visam garantir a sustentação da atividade. Nesse sentido, é necessário 
observarmos alguns elementos fundamentais para a geração de energia no 
organismo humano. 
Como já mencionado, nosso organismo possui uma moeda de troca chamada 
adenosina trifosfato (ATP). Trata-se de uma molécula formada por três fosfatos, 
uma ribose (açúcar) e uma base nitrogenada, a adenina. As ligações de fosfato 
são altamente energéticas, sendo que sua quebra, ou degradação, libera energia 
e uma molécula de fosfato para o organismo, gerando como substrato uma 
molécula de ADP (adenosina difosfato), processo bioquímico conhecido como 
hidrólise do ATP. A degradação do ATP libera a energia necessária para que 
muitas reações no organismo ocorram, entre elas a contração muscular. Então é 
por causa da degradação de ATP que podemos contrair os músculos e, logo, nos 
movimentar (GUYTON; HALL, 2006; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).
A quantidade de ATP no organismo vai limitar de maneira substancial a 
atividade física que será realizada, por isso nosso organismo possui diversas 
estratégias para continuamente ressintetizar as moléculas de ATP gastas. As 
estratégias de ressíntese de ATP são as principais adaptações bioquímicas 
ocasionadas pelo início de uma atividade física, adaptações que podemos 
chamar de agudas. A Figura 2 apresenta um exemplo de trifosfato de adenosina.
Figura 2. Trifosfato de adenosina.
Fonte:Harvey e Ferrier (2012, p. 73).
Conceitos de bioquímica e suas relações com a atividade motora14
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O início da atividade física é marcado pelos processos de catabolismo dos 
macronutrientes. Tanto lipídios como carboidratos e proteínas sofrerão reações 
bioquímicas de catálise, aumentando a biodisponibilidade desses substratos 
para funcionarem como combustível para a atividade. Essas reações de catálise 
são mediadas pelo sistema nervoso e pelo sistema hormonal/endócrino. 
Ações agudas mediadas pelo sistema nervoso: principalmente por meio da 
estimulação simpática de diversos órgãos durante a atividade física, o sistema 
nervoso vai atuar, por exemplo, sobre os batimentos cardíacos, causando 
seu aumento, a dilatação dos alvéolos pulmonares e o aumento da força da 
contração muscular. Essas características são medidas por meio da liberação 
de certos tipos de neurotransmissores, com destaque para o neurotransmissor 
noradrenalina e noraepinefrina, que vão estimular os tecidos alvos.
A estimulação simpática tem efeito também sobre o armazenamento dos 
macronutrientes, agindo sobre o tecido adiposo e o glicogênio hepático/mus-
cular, estimulando a quebra dessas reservas, fazendo com que liberem na 
corrente sanguínea ácidos graxos e glicose. A ativação do sistema nervoso 
simpático também atuará sobre certas glândulas como a suprarrenal, responsá-
vel pela liberação e produção de certos hormônios catabólicos, cujo principal 
representante é o cortisol (GUYTON; HALL, 2006).
Ações agudas mediadas pelo sistema hormonal/endócrino: o sistema en-
dócrino será responsável pela liberação de hormônios catabólicos durante 
atividade física, sendo um de seus principais eixos de resposta aguda a ati-
vação do eixo hipotálamo-hipófi se-adrenal que vai estimular a produção 
de glicocorticoides no córtex da glândula adrenal. Podemos destacar como 
estímulo para liberação desses hormônios a diminuição dos níveis de açúcar 
no sangue (glicemia) e a estimulação por neurônios simpáticos do sistema 
nervoso e produtos do metabolismo energético como o lactato. Compõem os 
grupos de hormônios catabólicos estimulados pela atividade física o cortisol, o 
glucagon e o GH, entre outros. Todos esses hormônios, de certa forma, atuam 
de maneira a aumentar a biodisponibilidade de substratos energéticos por meio 
da lipólise, da glicogenólise e do catabolismo das proteínas. Assim como a 
ativação simpática, os hormônios catabólicos estão associados a situações de 
estresse, como acontece com o exercício físico (GUYTON; HALL, 2006).
As modificações agudas causadas pela prática de atividade física tendem 
a estimular modificações nos organismos, maneira pela qual os organismos 
aumentam sua adaptabilidade ao meio em que vivem. Diversas adaptações 
causadas pela atividade física são desejadas, pois estão relacionadas, em 
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sua maioria, à melhora na qualidade de vida e saúde. Acompanhe a seguir 
algumas adaptações crônicas relacionadas à prática de atividade física.
Adaptações crônicas ao exercício físico
A prática regular de atividade física vai causar profundas mudanças em todo 
o organismo, verdade também para a integração das diferentes vias de meta-
bolismo do corpo humano, sendo que essas vias serão modifi cadas no sentido 
de aumentarem a velocidade com a qual são capazes de gerar energia. 
Podemos dividir os exercícios em dois grandes grupos, de acordo com o 
metabolismo envolvido na prática: aeróbio e anaeróbio. Podemos caracterizar 
os exercícios anaeróbios como exercícios de alta intensidade e baixa duração, 
como um tiro de 100 metros, um sprint em bicicleta, uma acrobacia ou um 
salto. Já os exercícios considerados aeróbios são mais caracterizados por serem 
cíclicos, como acontece com a caminhada, a corrida e a natação, sempre tendo 
a longa duração da atividade como característica. As adaptações aos diferentes 
tipos de exercícios recaem sobre os processos bioquímicos envolvidos na prática 
realizada. Além dessas modificações nos sistemas metabólicos causadas pelo 
exercício de forma regular, também existem diferentes adaptações importantes 
na célula muscular. Essas modificações dependem do tipo de exercício, da 
intensidade e da duração (MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).
Acompanhe a seguir algumas adaptações relacionadas ao tipo de estímulo 
que o exercício pode proporcionar. 
Exercícios anaeróbios: exercícios anaeróbios são caracterizados pela alta in-
tensidade de realização e pelo baixo tempo de duração. São caracterizados por 
proporcionar adaptações relacionadas à fonte energética envolvida, como a 
otimização da produção de energia de maneira anaeróbia, por meio do aumento da 
quantidade e da velocidade das enzimas envolvidas nesse processo. Do ponto de 
vista estrutural, podemos destacar as adaptações geradas nas fi bras musculares, 
sendo que estas também serão adaptadas no sentido de otimizar a atividade física 
desenvolvida, como aumentar seu conteúdo de proteínas contráteis, processo 
mediado pela transcrição de tradução de genes específi cos, que são estimulados, 
sobretudo, pelo treinamento intenso (MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).
Exercício aeróbio: os exercícios aeróbios apresentam adaptações distintas 
das apresentadas pelo exercício anaeróbio, porém não apresentam adaptações 
necessariamente antagônicas. Essa modalidade apresenta também o aumento 
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do conteúdo de proteínas dentro das células musculares, porém tipos diferen-
tes de fi bras são acometidos por esse treinamento, o que caracteriza o baixo 
potencial hipertrófi co das atividades de cunho exclusivamente aeróbio. Outra 
adaptação presente em indivíduos engajados em rotinas de treinamento aeróbio 
são as adaptações mitocondriais, também mediadas por fatores de transcrição 
e tradução gênicos. A expressão desses genes vai gerar o aumento do tamanho 
e do número de mitocôndrias nas fi bras musculares (HOLLOSZY; BOOTH, 
1976; MCARDLE; KATCH; KATCH, 2016).
Vias de transcrição gênica: a bioquímica do exercício há algum tempo já 
vem se dedicando a estudar como a prática regular de atividade física afeta 
fatores genéticos de transcrição e tradução. Todas as respostas adaptativas 
têm de passar pela sinalização e fabricação de novas proteínas, sejam enzimas 
que vão acelerar o processo do metabolismo aeróbio, sejam proteínas que vão 
compor o tecido muscular ou, ainda, proteínas que vão compor organelas 
como as mitocôndrias.
Vias de transcrição gênica do exercício anaeróbio: trataremos neste tópico 
do exercício de força, como a musculação, o qual é caracterizado por estímu-
los intensos e de curta duração. É conhecido na literatura que estímulos de 
sobrecarga muscular (treinamento de força, estimulação elétrica, ablação dos 
sinergistas) possuem uma resposta de ativação gênica que propicia o aumento 
da hipertrofi a muscular. A via mais estudada é certamente a via de ativação da 
proteína quinase conhecida como “alvo mamífero da rapamicina” (mTOR), em 
específi co o complexo 1 (mTORC1). A ativação dessa proteína na fi bra mus-
cular está associada à ativação de uma segunda proteína, a p70S6K1(proteína 
quinase ribossomal S6 de 70 KDa); quando todos esses fatores estão ativados, 
proteínas ribossomais serão produzidas, o que aumentará a tradução de novas 
proteínas (YAMADA et al., 2017).
Vias de transcrição gênica do exercício aeróbio: as adaptações ao treina-
mento aeróbio são muitas vezes distintas das adaptações do treinamento de 
força. Essas adaptações também passaram pela ativação de proteínas capazes 
de aumentar a transcrição e a tradução de genes específi cos. 
Um dos mais importantes estímulos para o aumento de número e de tamanho 
dasmitocôndrias (biogênese) é o exercício físico de longa duração. Tem sido 
postulado que o aumento de cálcio dentro das células musculares (processo 
necessário para a contração muscular) funcionará como segundo mensageiro 
para outras proteínas, como a calmodulina kinase II e a proteína kinase C. 
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Essas proteínas ativarão fatores de transcrição que vão, no núcleo, estimular a 
replicação de genes relacionados a proteínas mitocondriais. Outra proteína que 
se mostra chave no processo de biogênese mitocondrial é a proteína quinase 5’ 
(AMPK), a qual tem demonstrado aumento de sua atividade após exercícios 
volumosos e de longa duração (JESUS; SANTOS, 2014).
No link a seguir, confira um excelente material detalhando o metabolismo energético 
das macromoléculas. Nele, você poderá ver em detalhes as etapas necessárias para 
a transformação das macromoléculas orgânicas em grupos fosfatos ricos em energia 
(BIOENERGÉTICA..., [2013?]).
https://goo.gl/X2kK7V
A bioquímica é um ramo de estudo que se propõe a estudar as reações 
químicas dos organismos vivos. Vimos que a bioquímica se dedica em 
especial a estudar as relações entre estrutura e catálise, bioenergética e 
metabolismo e as vias de informação gênica de todos os organismos vivos. 
Observamos que as macromoléculas biológicas são grandes polímeros e 
de diferentes configurações, sendo eles os lipídeos, as proteínas, os car-
boidratos e os ácidos nucleicos. Essas macromoléculas desempenham no 
organismo diversas funções, atuando na estrutura de células, no transporte 
de substratos, no armazenamento de energia, na defesa do sistema imune, 
no armazenamento de informações, entre outras. As macromoléculas, com 
exceção dos ácidos nucleicos, passam por diversas reações bioquímicas para 
serem convertidas em energia (ATP), ajudando a desempenhar muitas das 
funções no organismo humano. Chamamos de bioenergética os processos 
bioquímicos relacionados com o catabolismo e o anabolismo desses ma-
cronutrientes. Constatamos também a importância das vias de informação 
genéticas para a perpetuação da espécie, para a qual alguns processos como 
a replicação, transcrição e tradução são fundamentais. Por fim, vimos que a 
prática de atividade física causa diversas perturbações bioquímicas de ma-
neira aguda, e estas vão refletir em adaptações crônicas que serão benéficas 
para o desempenho de atividades, como o aumento do conteúdo de proteínas 
muscular e a melhora da velocidade das reações bioquímicas necessárias 
para o fornecimento de energia.
Conceitos de bioquímica e suas relações com a atividade motora18
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BIOENERGÉTICA. Educação física em jogo [S. l.], [2013?]. Disponível em: . Acesso em: 19 out. 2018.
GUYTON, A.; HALL, J. Tratado de fisiologia médica. 11. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2006.
HOLLOSZY, J. O.; BOOTH, F. W. Biochemical adaptations to endurance exercise in muscle. 
Annual review of physiology, Palo Alto, v.38, n. 1, p. 273-291, Mar. 1976. Disponível em: 
. Acesso 
em: 19 out. 2018.
JESUS, G. M. de; SANTOS, A. Adaptações fisiológicas e morfológicas das mitocôndrias 
ao treinamento de Endurance. Diálogos possíveis, [S. l.], v. 4, n. 1, maio 2014. Disponí-
vel em: . Acesso em: 19 out. 2018.
MAUGHAN, R.; GLEESON, M.; GREENHAFF, P. L. Bioquímica do exercício e do treinamento. 
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MCARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia do exercício. 8. ed. Rio de Janeiro: 
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NASCIMENTO, L. F. do. Estudo e desenvolvimento do compósito micro-nanoestruturado 
a base de nanotubos de carbono como suporte catalítico em reações orgânicas. 2011. 
134 f. Tese (Doutorado em Química)-Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2011. 
Disponível em: . Acesso em: 19 out. 2018.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre: 
Artmed, 2014.
VOET, D.; VOET, J. G.; PRATT, C. W. Fundamentos de bioquímica: a vida em nível molecular. 
4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014.
YAMADA, A. K. et al. Treinamento de força/sobrecarga mecânica e sinalização do com-
plexo 1 do alvo da rapamicina em mamíferos na hipertrofia muscular em diferentes 
modelos experimentais: revisão sistemática. Revista Brasileira de Ciência e Movimento, 
Taguatinga, v. 25, n. 1, p. 168-182, 2017. Disponível em: . Acesso em: 19 out. 2018.
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