BIOENERGÉTICA Fisiologia do Exercício

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BIOENERGÉTICA
Energia
 Energia relaciona-se com à capacidade de 
realizar trabalho.
 Formas de energia
– Química;
– Mecânica;
– Térmica;
– Luminosa;
– Elétrica;
– Nuclear;
BIOENERGÉTICA
 TERMODINÂMICA:
Na sua definição clássica, a TERMODINÂMICA
ocupa-se das relações entre a energia e a matéria
quando existem diferenças de temperatura.
LEIS DA TERMODINÂMICA
 1ª Lei da Termodinâmica:
“Princípio da conservação de energia”
 2ª Lei da Termodinâmica:
“Princípio da transferência de energia”
Primeira Lei da Termodinâmica
Princípio da Conservação da Energia
Metabolismo
 Conjunto de reações químicas que ocorrem
no corpo, na transformação de moléculas:
– Reações anabólicas (simples/complexas)
– Reações catabólicas (complexas/simples)
BIOENERGÉTICA
– Conversão de nutrientes (gorduras, proteínas, 
carboidratos) em energia
Reações químicas celulares
 Reações endergônicas
– Requerem a adição de energia aos reagentes
 Reações exergônicas
– Liberam energia
 Reações acopladas
– Reações ligadas onde a liberação de energia de
uma (exergônica) é utilizada para desencadear
uma segunda (endergônica)
Reações de oxidoredução
 Oxidação
– Moléculas aceptoras de elétrons (acompanhada 
com H+)
 Redução
– Moléculas doadoras de elétrons
 Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD)
 Flavina adenina dinucleotídeo (FAD)
FAD + 2H+  FADH2
NAD + 2H+  NADH + H+
Enzimas
 Catalisadores para regulação da velocidade
da reação
– Reduzindo a energia de ativação
 Fatores que regulam a atividade enzimática
– Temperatura
– pH
 Interação com substratos específicos
– Cada enzima possui sulcos ou saliências
específicas (pontos de encaixe a moléculas
específicas)
Enzimas diminuem a energia de
ativação
BIOENERGÉTICA
“É a extração e conversão de energia
contida nos nutrientes em energia
biologicamente utilizável, através de vias
metabólicas que tem por fim tanto a
síntese como a degradação de
biomoléculas.”
Ciclo Energético Biológico:
BIOENERGÉTICA
 Energia química: Contida nos
nutrientes.
 Energia mecânica: energia obtida a
partir da energia química. Energia
cinética (do movimento).
SUBSTRATOS ENERGÉTICOS
Carboidratos
 Disponibilizado através da Dieta.
 Tipos:
– Monossacarídeos – glicose, frutose e galactose.
– Dissacarídeos – sacarose, lactose e maltose
– Polissacarídeos – Amido e Glicogênio
 Armazenado nos músculos e Fígado
 Funções:
– Fonte de Energia
– Preservador de Proteínas
– Ativador Metabólico
– Combustível para o SNC
Fontes de Energia
CARBOIDRATOS
1) Monossacarídeos ------------------------- glicose e frutose
2) Dissacarídeos ------------------------------ combinação de dois monossacarídeos
(glicose+frutose = açúcar de mesa)
3) Polissacarídeos ---------------------------- contêm três ou mais monossacarídeos
(celulose e o amido)
Fontes de Energia
CARBOIDRATOS
glicogênio
glicogênio
ENERGIA
ATP
Lipídios
 Disponibilizado através da dieta
 Tipos:
– Gorduras Simples – Triglicerídeos (TG)
– Gorduras Compostas – Lipoproteínas e 
Fosfolipídeos
– Gorduras Derivadas – ácidos graxos e 
esteróides (colesterol).
 Funções:
– Fonte e reserva de energia
– Proteção e Isolamento Térmico
– Carreador de Vitaminas e depressão da fome
Fontes de Energia
GORDURAS
Apresentam-se em maior quantidade que os carboidratos no organismo;
Menos acessível que os carboidratos
Tem que ser reduzidas a ácidos graxos para formar ATP
carboidratos
(1 g)
gordura
(1 g)
4 kcal 
de 
energi
a
9 kcal 
de 
energi
a
X
Proteínas
 Disponibilizada 
através da dieta
 Sintetizada a partir de 
Aminoácidos (AA)
 Em depleção 
energética severa e 
inanição usadas como 
fonte energética.
 Exercício prolongado 
podem fornecer de 5-
10% da energia
Fontes de Energia
PROTEINAS
As proteínas podem fornecer 5% a 10% da energia necessária para 
manter o exercício prolongado (WILMORE; COSTILL, 2001).
PROTEÍNAS --------------------------------- AMINOÁCIDOS.
NECESSIDADES DIÁRIAS ESTIMADAS DE PROTEÍNA
Saudável ---------------------------------------- 0,8-1,0g/kg de peso corporal
Treinamento intensivo ----------------------- 0,8-1,5g/kg de peso corporal
Fontes de Energia
=1 Kcal
Energia térmica necessária para elevar a 
temperatura de 1kg de água em 1ºC numa 
temperatura de 15ºC
Crescimento e 
reparação dos 
organismos
Transporte de 
substâncias 
(glicose; Ca)
Ação 
muscular
Fontes de Energia
NUTRIENTES
carboidrato
s
gorduraproteínas ENERGIA
ATP
ENERGIA
SOBREVIVÊNCIA
Fontes de Energia
ATP
ENERGIA
Fontes de Energia
ATP
adenina + ribose
=
adenosina
Pi
fosfato
Pi
fosfato
Pi
fosfato
Fontes de Energia
ATP
adenina + ribose
=
adenosina
Pi
fosfato
Pi
fosfato
Pi
fosfato
ATPase+H2O
12 Kcal
Fosfato de alta energia
 Adenosina trifosfato (ATP)
– Composto de adenina, ribose e três fosfato 
ligados
 Formação
 Degradação
ADP + Pi  ATP
ADP + Pi + EnergyATP ATPase
Estrutura do ATP
Fontes de Energia
ATP O corpo humano armazena de 80 a 
100g de ATP
Suficiente para poucos segundos de 
atividade explosiva
Ressíntese da ATP
?
Vias Energéticas
Glicogênio Lipídios Proteínas
Sistema do O2
Aeróbio
Glicogênio Glicose
Sistema do ác. láctico
 Láctico
Fosfocreatina
Sistema do ATP-CP
Aláctico
Anaeróbio
Sistemas
Sistema Energético
Classificação das vias energéticas
Sistema aeróbico
ATP-CP + ác. Lático
ATP-CP
ATP
Tempo: 4 seg 10 seg 1 ½ min 3 min +
Figura: Sistemas energéticos x tempo
Fonte: Adaptado de Dantas (2003)
SISTEMA ANAERÓBICO ALÁTICO
 A fonte direta de energia do organismo é fornecida
pela “quebra” da molécula de trifosfato de adenosina
(Adenosin Triphosfate – ATP).
 ATP + H2O  ADP + Pi + ENERGIA
 As reservas de ATP na célula muscular são capazes
de sustentar apenas 3 a 7 contrações máximas ou seja
manter o músculo em funcionamento por apenas 2 a 3
segundos.
 Não pode ser transferida de um tecido para outro.
 Não depende do transporte de Oxigênio.
 Fornece energia até cerca de 7 segundos (50 a 100
contrações)
Fontes de Energia
RESSÍTESE DA ATP – PROCESSO ANAERÓBICO ALÁTICO
adenina + 
ribose
=
adenosina
Pi
fosfato
AMP + Pi = ADP + Pi = ATP
Creatina FosfatoCreatina
Creatina 
Quinase
12 
Kcal
Fosfato
Fosfato
Sistema ATP-CP
Fontes de Energia
CP
ATP
SISTEMA ANAERÓBICO LÁTICO
 Neste sistema, o organismo pode reciclar o ATP
quando a intensidade, apesar de alta, não é máxima e/ou
há necessidade de realizar a performance durante mais
algum tempo.
 Sem a presença de O2 e por ter como produto final o
ácido lático e as reações ocorrem no citoplasma da
célula.
 Sistema glicólise anaeróbica, que funciona a base de
açúcar, ou seja de carboidrato, transformados em
frutose, galactose, açúcar simples, glicose.
 Glicose através da glicogênese se transforma em
glicogênio para ficar armazenado nos músculos ou no
fígado visando a uma posterior utilização.
SISTEMA ANAERÓBICO LÁTICO
 Ao contrário do sistema anaeróbico alático,a limitação
de produção de energia nesse sistema não será a
depleção dos substratos (no caso, glicogênio), mas sim
o acúmulo de ácido lático no sangue e nos músculos.
 Esse fato impede que este sistema apesar de sua
grande produção energética, tenhacapacidade de durar
mais tempo.
 Maior produção de ácido lático ocorre durante
exercícios máximos entre 60 a 180 segundos.
 Em média, este sistema irá funcionar a plena carga
durante 45 segundos e, de forma sub-máxima, será a
fonte predominante de energia até o terceiro minuto de
atividade.
Produção de ácido láctico
 Se houver suficiência de O2 o NADH
lança para dentro da mitocôndria o H+
contribuindo na glicólise aeróbica
– No caminho anaeróbico a insuficiência de
O2
 Se houver insuficiência de O2 os H
+ o
ácido pirúvico aceita os H+
transformando-se em ácido láctico
Conversão de ácido pirúvico em 
ácido láctico
BIOENERGÉTICA
CINÉTICA DO LACTATO:
FORMAÇÃO DE LACTATO
O2 muscular baixo Falha do sistema Recrutamento de Remoção de
de lançadeira de fibras e isoenzimas lactato
NADH de LDH reduzida
BIOENERGÉTICA
REMOÇÃO DE LACTATO
70 % É OXIDADO CICLO DE CORI (20 %) CONVERSÃO
EM Aas (10%) 
CINÉTICA DO LACTATO 
SANGUÍNEO
46
Fontes de Energia
Após a refeição Concentração de glicose no sangue
Glicose
Armazenada no fígado 
(glicogênio), tecido adiposo e 
músculos (gordura e glicogênio)
Jejum Concentração de glicose no sangue
Recorre-se a glicose armazenada 
no fígado (glicogênio), tecido 
adiposo e músculos (gordura)
Concentração de glicose 
no sangue
Fontes de Energia
Glicose e 
glicogênio 
muscular
2 ou 3 ATPs
Ácido 
Pirúvico
Ácido 
Láctico
 Inibe a degradação do glicogênio
 Reduz a ligação do Ca com as fibras
 Pode até impedir a contração muscular
LIMIAR ANAERÓBIO
“Durante a realização de uma atividade física contínua e de
intensidade crescente, existe um momento em que ocorre a
transição da predominância do metabolismo anaeróbio para o
metabolismo aeróbio. Esse ponto é o LIMIAR ANAERÓBIO.”
LIMIAR ANAERÓBIO
Seus valores giram, em média, em torno 
de 70-90% do VO2máx. 
Fatores identificados no limiar anaeróbio;
Oxigênio muscular baixo
Glicólise acelerada
Recrutamento de fibras de contração rápida
Taxa de remoção de lactato reduzida
SISTEMA AERÓBICO
 Também chamado de sistema oxidativo.
 Na presença de oxigênio 1 mol de glicose pode
produzir 36 moles de ATP.
 As reações ocorrem nas mitocôndrias e contitui-se de
diversas reações químicas que podem ser agrupadas em
três séries principais:
 Oxidação Beta – preparam a gordura para penetrar no
sistema.
 Ciclo de Krebs – recebe os substratos da oxidação
beta, da glicólise e dos protídios e os oxida.
 Sistema de Transporte de elétrons
Fontes de Energia
RESSÍNTESE DA ATP – PROCESSO AERÓBICO
AERÓBICO
Ressíntese de ATP com presença de oxigênio;
Fontes de energia: glicose, gordura e proteínas;
A molécula de glicose é degradada completamente;
Ressintetiza 36 ATPs;
Produz energia para eventos de longa duração.
Produção aeróbica de ATP
 Ciclo de krebs (ciclo do ácido cítrico)
– Completa oxidação do substrato e produção de
NADH e FADH para entrar na cadeia
transportadora de elétrons
 Cadeia de transporte de elétrons
– Fosforilação oxidativa
– Remoção de elétrons pelo NADH e FADH é
passado ao longo de uma série de etapas de
produção de ATP
– H+ do NADH e FADH são aceitos pelo O2 para
formar água
Produção aeróbica de ATP
Os três estágios da fosforilação 
oxidativa
O ciclo de Krebs
Formação de ATP na cadeia de 
transporte de elétrons
A hipótese quimiosmótica da 
formação de ATP
 A medida que os elétrons são
transferidos ao longo da cadeia do
citocromo a energia liberada bombeia
os H+ para dentro da membrana
miticondrial
– Aumentando o gradiente de pressão de H+
na membrana interna e externa
 Este aumento de energia pode ser
utilizada para recombinar Pi com ADP
Relação entre metabolismo de proteínas, 
gorduras e carboidratos
Controle do caminho metabólico
Sistema Enzima Limitante Estimuladores Inibidores 
Sistema ATP-PC Creatina kinase ADP ATP 
Glicólise Fosfofrutokinase AMP, ADP, Pi, pH ATP, CP, citrate, pH 
Ciclo de Krebs Isocitrate 
dehydrogenase 
ADP, Ca
++
, NAD ATP, NADH 
Cadeia de 
transporte de 
elétrons 
Cytochrome Oxidase ADP, Pi ATP 
 
 
Interação entre produção aeróbica 
e anaeróbica de ATP
 A energia para a performance nos exercícios 
têm caminhos aeróbicos e anaeróbicos que 
interagem
 Efeitos de duração e intensidade
– Atividades de curta duração e alta intensidade
• Grande contribuição anaeróbica
– Atividades de longa duração e baixa a moderada 
intensidade
• Predominância da produção de ATP pelas vias aeróbicas
Fontes de Energia
Correlação entre qualidades físicas e 
as vias energéticas
QUALIDADES 
FÍSICAS 
SISTEMA DE 
TRANSFERÊNCIA 
DE ENERGIA 
VIA 
ENERGÉTICA 
VELOCIDADE ANAERÓBICO 
ALÁTICO 
 
 
 ATP 
 CP 
RESISTÊNCIA 
ANAERÓBICA 
ANAERÓBICO 
LÁTICO 
GLICÓLISE 
ANAERÓBICA 
 
RESISTÊNCIA 
AERÓBICA 
AERÓBICO OXIDATIVA 
 
 
ALTERAÇÕES AERÓBICAS
Capacidade
Glicolítica
90%
ATP 60%
Enzimas
Anaeróbicas
50%
CP 50%
Percentual de aumento com o treinamento
ALTERAÇÕES ANAERÓBICAS
ATP Desintegração 
do ATP
30%
MIOQUINASE 
(MK)
Ressíntese do 
ADP
20%
CREATINOQUINASE 
(CPK)
Ressíntese do 
ADP
36%
FOSFOFRUTOQUINASE 
(PFK)
Reações 
iniciais da 
glicose
50 a 83%
ENZIMA PRESENÇA AUMENTO
ALTERAÇÕES ANAERÓBICAS
CP 17.07 17.94 + 5.1
CREATINA 10.74 14.52 + 35.2
ATP 5.07 5.97 + 17.8
GLICOGÊNIO 86.28 113.90 +32.0
VARIÁVEL CONTROLE TREINADO DIFERENÇA % 
Mudanças nas concentrações em repouso após 5 meses de 
treinamento de alta intensidade
VO2MÁXIMO
“É a máxima quantidade de oxigênio que o
corpo é capaz de captar, transportar e
utilizar para a produção de trabalho.”
69
VO2MÁXIMO
“ do VO2máx. = da capacidade energética de sustentar
esforços submáximos por períodos prolongados.”
“O VO2máximo pode ser estimado direto e
indiretamente.”
“Normalmente, o VO2MÁXIMO é expresso em
ml/kg/min.”
“A FC é um ótimo indicativo para controle da intensidade
do exercício.”
Contribuição da glicose no 
exercício
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Contribuição dos sistemas 
energéticos no exercício 
máximo
72
Glicemia em exercícios de 
alta intensidade e curta 
duração
Transição do repouso para o 
exercício
74
Recuperação do exercício
75
O QUE É O EPOC?
QUAIS FATORES 
INFLUENCIAM O EPOC?
Estimativa da utilização do 
substrato no exercício
TAREFA DE CASA!!!
Fale sobre: hormônios reguladores X
processos metabólicos no exercício.
Descreva os sistemas energéticos
comparando-os.
Quais fatores influenciam na produção de
ATP?
79
QUESTÃO
Corrida 100/800/3000- 10s/3min/10min
A nível do mar / 2000m de h
DESCREVA TODOS OS PROCESSOS 
DE FORNECIMENTO DE ENERGITO EM 
CADA SITUAÇÃO HIPOTÉTICO. 
80