Bioenergética: Transformação de Energia

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BIOENERGÉTICA
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Estudo do aproveitamento da energia e da transformação de uma forma de energia em outra.
Transformações orgânicas (sistemas geradores de energia):
Síntese de novos materiais celulares;
Trabalho osmótico (transporte);
Trabalho mecânico (contração muscular);
Produção de calor (temperatura corporal).
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ATP – adenosina trifosfato
Como a energia liberada durante a “quebra” dos alimentos não pode ser diretamente usada para realizar trabalho, o ATP serve como substância química energética intermediária neste processo;
ADENOSINA-P-P-P (ligações de alta energia que podem ser rompidas liberando energia);
 ATP 
ADP + Pi + 7 A 12 kcal 
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FONTES DE ATP
Um adulto de 70 kg, em repouso, degrada 190 kg de ATP em 24 horas e é capaz de armazenar apenas 50g (WANNMACHER & DIAS, 1992);
Existem 3 processos básicos de ressíntese de ATP na célula muscular: 2 anaeróbicos e 1 aeróbico.
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SISTEMA DOS FOSFAGÊNIOS
A PC libera grande quantidade de energia quando seu grupo fosfato é removido;
Fonte mais rápida de ressíntese de ATP:
está armazenada no próprio músculo,
não precisa oxigênio suficiente,
nem de uma série de reações químicas.
PC  Pi + C + energia
 energia + ADP + Pi  ATP
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SISTEMA DA GLICÓLISE ANAERÓBICA
No corpo humano, os CHO ingeridos são convertidos em glicose, que pode tanto ser utilizada imediatamente como pode ser armazenada na forma de glicogênio;
De um ponto de vista químico, a glicólise é bem mais complicada pois requer 12 reações químicas seqüenciais (Embden & Meyerhof, 1930);
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Ocorre no citoplasma;
Há a formação de lactato;
A enzima fosfofrutoquinase decide se o piruvato forma lactato ou vai ao Ciclo de Krebs;
Libera moléculas de NAD, carreadores de H+ derivados da vitamina B;
Glicogênio  2 lactato + energia
 energia + 3 ADP + 3 Pi  3 ATP 
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SISTEMA OXIDATIVO
É capaz de utilizar como combustíveis CHO, gorduras e proteínas;
Ocorre principalmente na mitocôndria;
Pode ser dividido em 3 séries principais:
Glicólise aeróbica,
Ciclo de Krebs,
Sistema de transporte de elétrons.
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Glicólise Aeróbica
Diferencia-se da anaeróbica pela presença suficiente de oxigênio, o que inibe o acúmulo de lactato;
O piruvato é desviado para dentro da mitocôndria, entrando no Ciclo de Krebs;
Oxidação completa do CHO formando em última instância CO2 + H2O + 36ATP
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Ciclo de Krebs
Piruvato  Acetil CoA  Ciclo de Krebs
No Ciclo de Krebs ocorrem 3 eventos importantes:
produção de CO2;
oxidação e redução;
formação de 2 ATP através da conversão de GTP (guanosina trifosfato).
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Sistema de transporte de elétrons
Os íons H+ e elétrons que são removidos durante o Ciclo de Krebs são transportados até o oxigênio por carreadores eletrônicos, formando H2O;
À medida que os elétrons são carreados, ocorre a liberação de energia para a ressíntese de ATP em reações acopladas;
Para cada par de elétrons carreado ocorre liberação de energia suficiente para formar 3 ATP;
São removidos 12 pares de elétrons de 1 mol de glicogênio, gerando 36 moles de ATP.
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METABOLISMO DE GORDURAS
Os triglicerídeos são desintegrados em glicerol + 3 moléculas de ácidos graxos;
Os ácidos graxos sofrem “-oxidação” para entrar no CK como acetil-CoA;
O glicerol pode ser aceito em reações anaeróbicas de glicose e ser degradado em piruvato;
O nº de ATP formados depende do tipo de ácido graxo (ex.: Ác. Palmítico = 130 ATP)
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METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Na forma de aminoácidos, sofrem a deaminação (retirada de Nitrogênio) principalmente no fígado;
Resíduos deaminados entram no CK em vários estágios intermediários ou na glicólise;
No sistema oxidativo, as proteínas contribuem com no máximo 15%.
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 REPOUSO
Sistema metabólico predominante é o oxidativo;
2/3 do combustível provém das gorduras e 1/3 dos CHO;
Há uma pequena quantidade de lactato no sangue (± 10 mg/100ml);
O consumo de oxigênio é baixo (± 0,3 l/min).
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EXERCÍCIO DE CURTA DURAÇÃO/ALTA INTENSIDADE
Sistema dos fosfagênios até depleção das reservas;
Sistema da glicólise anaeróbica predomina;
Principal combustível são os CHO com uma pequena participação das gorduras;
Há um acúmulo de lactato no sangue de até ± 200 mg/100 ml, sendo um indicativo do sistema de energia. 
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EXERCÍCIO DE LONGA DURAÇÃO/MÉDIA INTENSIDADE
No início predominam os sistemas anaeróbicos e assim que o organismo entra em estado de equilíbrio fisiológico, passa a predominar o sistema oxidativo;
Não há acúmulo de lactato, pois é formado pouco e é metabolizado na mesma velocidade;
Com baixa intensidade, não há acúmulo de lactato acima dos níveis de repouso, pois o sistema dos fosfagênios é capaz de suprir a demanda até o estado de equilíbrio.
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Interação entre os sistemas metabólicos durante o exercício
Os três sistemas metabólicos são ativados durante o exercício de forma integrada. Desde o início do exercício todos os sistemas contribuem em parte para a liberação de energia, e conforme a intensidade, há o predomínio de um sobre os outros.
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SISTEMA CAPACIDADE POTÊNCIA
 (kcal disponíveis) (kcal/min)
Fosfagênios 11 36
Glicólise 15 16
Oxidativo 167280 10
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RESERVAS ENERGIA DISPONÍVEL
Glicogênio muscular 2000 kcal
Glicogênio Hepático 280 kcal
TG Tecido adiposo 141000 kcal
Proteínas Corporais 24000 kcal
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RECUPERAÇÃO APÓS O EXERCÍCIO FÍSICO
Período caracterizado pela transição de uma fase agudamente catabólica (quebra, desintegração) para uma fase anabólica (construção, restabelecimento).
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Oxigênio de Recuperação
Quantidade de oxigênio que é consumida acima dos níveis de repouso após o exercício. Didaticamente dividido:
Componente Rápido: restauração da mioglobina e hemoglobina com O2; reposição dos fosfagênios no músculo.
Componente Lento: normalização da temperatura corporal; oxidação do lactato e atividade aumentada do miocárdio.
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RECUPERAÇÃO DAS RESERVAS DE ENERGIA
Havendo oxigênio suficiente e fluxo sangüíneo adequado, os fosfagênios depletados são repostos em até 5 minutos (70% em 30 segundos);
A reposição do glicogênio muscular requer alto consumo de CHO e 48 horas, após exercício prolongado e dieta normal e 24 horas, após exercício intenso intervalado (quantidade significativa em 30 minutos a 2 horas);
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A reposição do glicogênio hepático acontece através da gliconeogênese;
95% do lactato acumulado é removido em ± 1 hora de repouso após exercício máximo, e tende a ser mais rapidamente oxidado com recuperação ativa;
O oxigênio na mioglobina é reposto em segundos de disponibilidade suficiente de O2. 
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RESUMO FINAL
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MENSURAÇÃO DE ENERGIA
Medida direta: através da produção de calor, pois o metabolismo dos nutrientes de energia e seus valores calóricos equivalem-se à quantidade de calor liberado
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Medida indireta: através do consumo de oxigênio, pois já se demonstrou que a quantidade de O2 consumido, expresso em equivalentes calóricos será igual ao calor produzido pelo corpo. 
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Mensuração do VO2
Diretamente através de aparelhos como Vmax e Teem 100 acoplados ao espirômetro durante um exercício;
Indiretamente através de protocolos de avaliação validados, podendo ser em ergômetros (ciclo, esteira, piscina, etc.) ou de campo (caminhada, corrida). Normalmente, faz-se uma estimativa através de variáveis como tempo, distância, velocidade, inclinação, FC e peso corporal.
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Valores de referência do VO2max (ml/kg.min-1)
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QUOCIENTE RESPIRATÓRIO
Para que se possa expressar o consumo de oxigênio (VO2) em unidades equivalentes ao calor produzido
(kcal) deve-se saber qual nutriente energético está sendo predominantemente metabolizado devido a composição química do nutriente;
QR = divisão do volume de CO2 expirado (VCO2) pelo volume de O2 consumido (VO2).
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CHO:
C6H1206 + 6 O2  6 CO2 + 6 H20 
 (QR = 6 VCO2/6 VO2 = 1)
GORDURAS:
C16H3202 + 23 O2  16 CO2 + 16 H20 
 (QR = 16 VCO2/23VO2 = 0,70)
PROTEÍNAS: Não são apenas oxidadas em CO2 e H2O, são primeiro deaminadas no fígado. Por isto o QR não serve para proteínas.
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Equivalente calórico (kcal/l O2)
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Fatores que interferem no QR
Hiperventilação – produz níveis anormais de CO2 e o QR excede 1;
Exercícios intensos de curta duração – sofrem o efeito do tamponamento do lactato, que causa aumento desproporcional na produção de CO2 e o QR excede 1;
Período de recuperação – retenção de CO2 baixando o QR.
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MET – equivalente metabólico
Forma de determinar o custo energético de determinada atividade;
Representa o gasto energético (consumo de oxigênio) necessário para a manutenção das funções vitais do ser humano em repouso;
1 MET = 3,5 ml/kg.min-1;
Muito utilizado para a prescrição de exercícios, especialmente para hipertensos, diabéticos, obesos, situação pós-cirúrgica.
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FC e GASTO ENERGÉTICO
Variável de fácil mensuração;
A FC tem uma relação linear com o consumo de oxigênio: a medida que aumenta o VO2, aumenta a FC.
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Fatores que interferem nesta relação:
temperatura; 
alimentação; 
posição corporal; 
emoções;
grupos musculares envolvidos.
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AVALIAÇÃO DAS POTÊNCIAS AERÓBICA E ANAERÓBICA 
Avalia-se a quantidade de ATP produzido pelas vias metabólicas aeróbica e anaeróbica. Esta é uma medida importante até mesmo na avaliação de determinadas doenças. 
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CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO PROTOCOLO
Validade – grau em que o teste mede aquilo a que se propõe medir. É determinada através da comparação com resultados obtidos em testes de validade conhecida.
Fidedignidade – grau de consistência dos resultados, que se reproduzem quando examinados pelo mesmo observador em diferentes momentos. É determinada através da correlação entre os resultados obtidos no teste e reteste aplicados nas mesmas condições, com alguns dias de diferença.
Objetividade – grau de consistência dos resultados quando teste é aplicado por diferentes indivíduos no mesmo grupo. É determinada através da correlação entre os resultados obtidos pelos diferentes avaliadores.
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Os protocolos podem ser:
de campo ou de laboratório, 
máximos (até exaustão) ou submáximos (com critérios de interrupção e predição de valores),
 contínuos ou intervalados. 
Os testes de campo são mais baratos e pode-se realizar com mais pessoas ao mesmo tempo, enquanto os de laboratório são mais fidedignos, pois controla-se melhor todas as variáveis. Os testes máximos são mais objetivos, pois levam o indivíduo ao seu limite máximo, enquanto os submáximos são mais seguros e menos cansativos.
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Resistência Anaeróbica 
Teste de Wingate (1970): após e familiarização e aquecimento o indivíduo pedala no cicloergômetro em velocidade máxima. Então lhe é aplicada uma carga de 1 Newton/kg peso corporal e ele deve pedalar por 30 segundos mantendo a velocidade. Este protocolo avalia resistência anaeróbica através da via metabólica da glicólise, predominantemente.
Resist. Anaer (Watt) = rpm x 0,98 x (60/duração do teste em segundos) x carga (N)
* A potência de pico pode ser obtida considerando-se os 5 segundos iniciais. Há uma adaptação do Teste de Wingate para membros superiores.
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Teste de Margaria-Kalamen (1964): o indivíduo fica a 6 metros de uma escadaria. Quando quiser, corre e sobe a escada de 3 em 3 degraus (3º. 6º e 9º degraus). Registra-se o tempo entre o 3º e 9º degraus em centésimos de segundo. Executa-se 3 tentativas e registra-se o melhor resultado. Este protocolo avalia resistência anaeróbica através da via metabólica dos fosfagênios, predominantemente.
Resist. Anaer (kgm/seg) = W x D / t
onde W=peso corporal, D=distância vertical entre 3º e 9º degraus e t=tempo entre 3º e 9º degraus.
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Resistência Aeróbica
Teste de Cooper: o indivíduo deve percorrer a maior distância possível em 12 minutos. É um protocolo de campo e submáximo.
VO2 máximo (ml/kg.min -1) = 3,126 x (distância percorrida em metros) – 11,3
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Teste de Rockport: o indivíduo deve caminhar 1 milha (1609,35m) o mais rápido possível. Mede-se a FC logo após o término. É um protocolo de campo e submáximo.
VO2 máximo (ml/kg.min -1) = 132,853 – (0,0769 x peso corporal em libras) – (0,3877 x idade) + (6, 315 x gênero) – (3,2649 x tempo) – (0,1565 x FC ao final)
gênero masculino = 1 e feminino = 0
1 kg = 2,205 libras
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Testes de Laboratório: Astrand-Rhyming, ACSM, Balke, Bruce, etc. Alguns são máximos e outros submáximos. Deve-se escolher conforme o público alvo.
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