Bioenergética e Estrutura Celular

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BIOENERGÉTICA
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BIOENERGÉTICA?
X
EXERCÍCIO?
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ESTRUTURA CELULAR
Células e organismos necessitam realizar trabalho para: a manutenção da vida, crescimento e para sua reprodução.
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ESTRUTURA CELULAR
Membrana celular: Fornece uma barreira protetora entre o interior da célula e o líquido extracelular;
Núcleo: Contém os componentes genéticos que regulam a síntese protéica no interior da célula;
Citoplasma: É a porção líquida da célula e contém numerosas organelas, dentre elas a mitocôndria, denominada de usina da célula. 
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA?
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PRINCÍPIOS DE BIOENERGÉTICA
Trabalho químico: síntese dos componente celulares;
Trabalho osmótico: acúmulo e retenção de sais e outros compostos contra gradiente de concentração;
Trabalho mecânico: contração muscular e movimentação de flagelos.
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BIOENERGÉTICA
 Bioenergética descreve como os organismos vivos capturam, transformam e usam energia;
 Todos os organismos vivos derivam sua energia direta ou indiretamente da energia radiante da luz solar.
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BIOENERGÉTICA
 Os organismos vivos são interdependentes, trocando energia e matéria através do meio ambiente.
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Como a energia é utilizada para a
contração muscular?
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA
Reações Químicas Celulares
 - A transferência de energia no corpo ocorre por meio da liberação de energia contida em ligações químicas de várias moléculas;
 - As ligações químicas são denominadas de “LIGAÇÕES DE ALTA ENERGIA”.
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA
Reações Químicas Celulares
 - Reações Endergônicas: exigem que a energia seja adicionada aos reagentes antes que a reação prossiga;
 - Reações Exergônica: liberam energia como resultado do processo químico;
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA
Reações Exergônica
 C6H12O6 + 6 O2 → Energia + Energia + Energia + Energia (OXIDAÇÃO CELULAR) → 6 CO2 + 6 H2O + Energia
 ↓ ↓
COMBUSTÃO ENERGIA
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA
Reações Químicas Celulares
 - Reações Acopladas: são reações ligadas, com liberação de energia livre de uma reação sendo utilizada para desencadear uma segunda.
 
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA
 Reações Acopladas
 - Assemelha a duas engrenagens: 
 O movimento de uma liberação de energia (engrenagem exergônica), acarretando o movimento da segunda (engrenagem endergônica).
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TRANSFORMAÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA
 Enzimas : São catalisadores que regulam a velocidade das reações químicas celulares;
São proteínas que tem papel importante na regulação das vias metabólicas;
Não fazem a reação ocorrer, apenas regulam a taxa e a velocidade;
A energia necessária para iniciar a reação é a ENERGIA DE ATIVAÇÃO.
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SUBTRATOS PARA O EXERCÍCIO
Macronutrientes:
 -Carboidratos
 -Proteínas
 -Gorduras
 ↓
 Energia
 ↓
 ATP → CONTRAÇÃO MUSCULAR
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SUBTRATOS PARA O EXERCÍCIO
Carboidratos (glicose na forma de polissacarídeo - o glicogênio);
Gordura (ácidos graxos na forma de triglicerídios nos músculos e células adiposas);
Proteínas (aminoácidos essenciais, formados apartir de ligações químicas-peptídicas).
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Quais são os sistemas energéticos
responsáveis pela formação do ATP?
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FOSFATO DE ALTA ENERGIA
ATP+ H2O (ATPase) → ADP + Pi + Energia → Contração Muscular
Essa é uma fonte imediata de energia para a contração muscular;
A formação do ATP é apartir da combinação do ADP(adenosina difosfato) e do Pi (fosfato inorgânico) que exige uma quantidade grande de energia para ocorrer, sendo assim denominada de ligação de alta energia.
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Como os sistemas energéticos
realizam a ressíntese do ATP?
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
 Sistema do ATP-CP ou fosfagênio;
 Sistema anaeróbio lático;
 Sistema aeróbio
 ↓ formação
 ATP
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
Sistema do ATP-CP ou fosfagênio 
 - É o método mais simples e rápido de produção de ATP; - Envolve a doação de um grupo fosfato e de uma ligação energética da creatina fosfato para a ADP, formando assim o ATP; - A reação é catalisada pela enzima creatina quinase.
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
Sistema do ATP-CP ou fosfagênio 
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
O sistema ATP-CP (sistema fosfagênio) não faz uso de O2, por isso é anaeróbio; 
 
Esse sistema provê a energia para a contração muscular no início do exercício e em exercícios de curta duração e de alta intensidade (- de 05 seg.);
 
A recuperação da creatina fosfato exige ATP e ocorre somente durante a recuperação do exercício.
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
 Sistema anaeróbio lático (glicólise)
 - Envolve a degradação da glicose ou do glicogênio, para formar duas moléculas de ácido pirúvico ou ácido lático; 
 - É uma via anaeróbica que utiliza para transferir energia de ligação de glicose para unir o Pi ao ADP.
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
Sistema anaeróbio lático (glicólise) 
 - Esse processo envolve uma série de reações acopladas catalisadas enzimaticamente; 
 - Ocorre no sarcoplasma da célula muscular e produz o ganho de duas moléculas de ATP e duas moléculas de ácido pirúvico ou lático, por molécula de glicose.
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
Sistema anaeróbio lático (glicólise)
 - Esse processo tem duas fases: 
 1- Fase de investimento de energia;
 2- Fase de geração de energia; 
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
Glicólise
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PRODUÇÃO AERÓBICA DE ATP?
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
Produção Aeróbica de ATP
 Ocorre no interior das mitocôndrias e envolve a interação de duas vias metabólicas cooperativas:
 
 1- Ciclo de Krebs
 2- Cadeia de transporte de elétrons
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
 Moléculas transportadoras:
 São removedores de hidrogênios dos substratos nutricionais nas vias bioenergéticas:
 - NAD (Nicotinamida adenina de nucleotídeos);
 - FAD (Flavina adenina de nucleotídeo).
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BIOENERGÉTICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
 Sistema aeróbio
 Ciclo de Krebs
Piruvato→ transportado → Mitocôndria
 Reação
 Piruvato + NAD+ + CoA → Acetil-CoA + CO2 + NADH + H+
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CICLO DE KREBS
Produção apartir do substrato em uma volta do ciclo:
 - NADH = 3
 - FADH = 1 
 *OBS: 1 NADH = 3 ATP
 1 FADH = 2 ATP 
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CICLO DE KREBS
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CICLO DE KREBS
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CICLO DE KREBS
 O ciclo de krebs pode ocorrer ainda apartir das:
 - Gorduras (glicerol – glicólise hepática) não ocorre em grande parte dos músculos esqueléticos humano, ou seja, não é fonte importante de combustível no exercício;
 - Proteínas – não são consideradas uma fonte importante de energia no exercício,
contribuem apenas com 2-15%.
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 CICLO DE KREBS?
 X
 OXIGÊNIO?
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CADEIA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS
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ESTÁGIOS DA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
Estágio 1 – geração de molécula fundamental com dois carbonos, o acetil-CoA;
Estágio 2 – Oxidação do acetil-CoA no ciclo de Krebs;
Estágio 3 – O processo de fosforilação oxidativa (ou formação de ATP) na cadeia de elétrons (cadeia respiratória). 
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RENDIMENTO DA PRODUÇÃO AERÓBICA DE ATP
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EFICIÊNCIA DA FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
A eficiência da respiração aeróbica é de aproximadamente 40% e os 60% remanescentes de energia livre da oxidação da glicose são liberados como calor.
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 CONTROLE 
DA 
BIOENERGÉTICA?
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CONTROLE DA BIOENERGÉTICA
As vias bioquímicas que resultam na produção de ATP são reguladas por sistemas de controles bastantes precisos;
São reações catalisadas por enzimas específicas, que limitam a velocidade das reações;
O metabolismo é regulado pelo controle da atividade enzimática. 
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CONTROLE DA BIOENERGÉTICA
Controle do Sistema ATP-CP
 -Enzimas reguladoras
 Creatina quinase
 Mioquinase
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CONTROLE DA BIOENERGÉTICA
Controle da Glicólise
 -Enzimas reguladoras
 Glicogênio fosforilase
 Hexoquinase
 Fosfofrutoquinase
 Piruvatoquinase
 Lactato desidrogenase
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CONTROLE DA BIOENERGÉTICA
Controle do ciclo de Krebs e da cadeia de transporte de elétrons
 - Enzimas reguladoras
 Piruvato desidrogenase (PDH)
 Citrato sintase (CS)
 Succinato desidrogenase (SDH)
 Isocitrato desidrogenase
 
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INTERAÇÃO ENTRE A PRODUÇÃO ANAERÓBICA E AERÓBICA DE ATP?
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INTERAÇÃO ENTRE A PRODUÇÃO ANAERÓBICA E AERÓBICA DE ATP
 A energia para a realização do exercício é oriunda da interação das vias anaeróbicas e aeróbicas;
 Quanto mais curta a atividade (alta intensidade), maior será a contribuição da produção anaeróbica;
 Atividade de longa duração(baixa intensidade), fontes aeróbicas.
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INTERAÇÃO ENTRE A PRODUÇÃO ANAERÓBICA E AERÓBICA DE ATP