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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/281452545 BIOQUÍMICA APLICADA AO EXERCÍCIO FÍSICO Article · January 2009 CITATIONS 0 READS 1,566 5 authors, including: Autran Silva Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé 24 PUBLICATIONS 3 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Autran Silva on 03 September 2015. The user has requested enhancement of the downloaded file. Revista Expressão do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé, 10ª Ed.,JUN/2009, pp. 207-22. Página 1 BIOQUÍMICA APLICADA AO EXERCÍCIO FÍSICO Autores: Autran José da Silva Jr1 e Arthur Paiva Neto1 autranjsilvajr@gmail.com; profarthurpaiva@gmail.com Resumo Para a realização de movimento é necessário que a retirada energia dos nutrientes (glicose, gordura e proteínas) seja armazenada inicialmente na molécula de trifosfato de adenosina (ATP). Existem diferentes vias de retirada da energia dos nutrientes que dependem da intensidade e duração do esforço físico. Esforços muito intensos (como 100m rasos) utilizam a energia da creatina fosfato e são denominados de anaeróbios aláticos. Esforços físicos menos intensos e mais prolongados utilizam glicose e glicogênio muscular como fonte de energia para a reposição do ATP, produzem pouca energia e ácido lático. Em atividades físicas com longas durações a intensidade é pequena, tais atividades são denominadas de aeróbias que utilizam preferencialmente e inicialmente glicose como fonte de energia, mas com o prolongamento da duração passam a utilizar gorduras. São eficientes por liberarem grandes quantidades de energia e não acumularem ácido lático. O objetivo deste trabalho é estudar e diferenciar os principais mecanismos destes três metabolismos celulares. Abstrat For the movement accomplishment it is necessary that the withdrawal energy of the nutrients (glucose, fat and proteins) either stored initially in the molecule of trifosfate of adenosine (ATP). Different ways of withdrawal of the energy of the nutrients exist that depend on the intensity and duration of the physical effort. Very intense efforts (as 100m flat) use the energy of the creatine fosfate and are called of aláticos anaerobes. Effort physical less intense and more drawn out uses glucose and muscular glycogen as power plant for the replacement of the ATP, produces little energy and acid lactic. In physical activities with long duration the intensity is small, such activities are called of aerobic that use and initially glucose preferential as power plant, but with the prolongation of the duration start to use fats. They are efficient for liberating great amounts of energy and not accumulating acid lactic. The objective of this work is to study and to differentiate the main mechanisms of these three cellular metabolisms. Palavras-chave Metabolismos celulares; anaeróbio alático, anaeróbio lático e aeróbio. O movimento é uma característica fundamental do comportamento humano. Com ele, o ser humano interage com o meio ambiente, crescendo e desenvolvendo-se e, através dele, expressa sua individualidade pelo padrão seqüencial de contrações musculares que produzem à expressão facial, a fala, a postura corporal e toda a realização de tarefas motoras delicadas ou não (dentre elas a práticas esportivas). Para toda essa interação há necessidade, portanto do movimento e este de gasto de energia. Nós temos uma grande capacidade de retirar energia dos nutrientes (glicose, gordura e proteínas) e transferi-las para a contração muscular através de três diferentes processos enzimáticos. Estes processos ocorrem dentro das células corporais e principalmente na muscular esquelética, necessitando ou não de oxigênio. Denominamos os processos que não utilizam oxigênio de anaeróbios e de aeróbio aquele que necessita de oxigênio. A energia retirada dos nutrientes através destes processos é imediatamente transferida para uma molécula com alta capacidade de armazenamento e liberação de energia, o trifosfato de adenosina. O objetivo deste trabalho é estudar e diferenciar os principais mecanismos destes três metabolismos celulares. ____________________________________________________________ 1 Escola de Educação Física do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé Revista Expressão do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé, 10ª Ed.,JUN/2009, pp. 207-22. Página 2 1. TRIFOSFATO DE ADENOSINA – (ATP) O ATP foi descoberto quase que simultaneamente por KARL LOHMANN (Alemanha) e CYRUS FISKE e YELLAPRAGADA SUBBARW (EUA) em 1925 (FISKE, et al, 1925) quando estudavam extratos de músculos esqueléticos. Inicialmente acreditavam encontrar apenas nós músculos esqueléticos e estivesse relacionado na atividade muscular. Mas em 1941, FRITZ LIPMANN postulou o conceito unificador de ser o ATP o transportador de energia universal das células (LIPMANN, et al, 1945). Basicamente, a molécula de ATP é constituída pelo composto adenosina (formada por ribose e adenina) que se encontra ligado a três moléculas de fosfato. São nessas ligações que encontramos a energia armazenada, sendo que a ligação mais próxima da adenosina é uma ligação de baixa energia e as demais de alta (7,3Kcal quando são liberadas), daí o nome de fosfato de adenosina (LIPMANN, 1941). Quando é desfeita (degradação ou hidrólise) uma dessas ligações de fosfato são liberadas 7,3 Kcal de energia, formando adenosina difosfato (ADP), fosfato inorgânico (Pi) (reação catalisada pela enzima TRIFOSFATASE DE ADENOSINA ou simplesmente ATPase) e a energia liberada para a contração muscular. Essa energia é liberada durante a degradação ou hidrólise de ATP e representa a fonte imediata de energia que pode ser usada pela célula muscular para realizar o seu trabalho. Ainda é possível, em certas condições, uma segunda clivagem do ADP com formação do monofosfato de adenosina (AMP) e fosfato inorgânico e liberação de mais 7,3 Kcal de energia. A hidrólise do AMP, com formação de adenosina e fosfato inorgânico e a liberação de energia é menor que nas ligações anteriores (3,4Kcal) (LIPMANN, 1941). Com apenas um único fosfato, a adenosina apresenta sua menor capacidade de armazenamento de energia e assim baixas capacidades de realizações de exercícios físicos. Como também, nós não dispomos de um armazenamento de ATP, suas concentrações médias no organismo são cerca de 85g e permitem apenas 3 segundos de energia. Tais características sugerem que o ATP terá que ser reciclado continuamente dentro da célula durante a realização de exercício físico e dependerão da intensidade, duração e fontes energéticas disponíveis entre outros fatores para que possa ocorrer. Existem três processos enzimáticos ou metabolismos celulares capazes de ressintentizar o ADP em ATP, são eles: metabolismo anaeróbio alático, metabolismo anaeróbio lático e metabolismo aeróbio. O quadro abaixo apresenta as principais diferenças entre eles: QUADRO 01- DIFERENCIAÇÃO ENTRE OS METABOLISMOS CELULARES Metabolismos celulares Intensidade do Exercício Físico Duração do Exercício Físico Fontes Energéticas Exemplos de atividades físicas Anaeróbio Alático Altíssima acima de 80%FCr 15 segundos Creatina Fosfato 100m rasos 25m natação Anaeróbio Lático Alta intensidade de 80%FCr 40 segundos Glicose 400m rasos 100m natação Aeróbio Baixa Intensidade < 80% FCr Acima de 3 minutos Glicose e gordura Caminhada maratona FCr: Freqüência cardíaca de reserva 2. Metabolismos Celulares: caracterização, diferenciação e suas relações com o exercício físico 2.1. ANAERÓBIO ALÁTICO OU SISTEMA FOSFAGÊNIO Este processoé denominado de anaeróbio porque ressintetiza ATP através de reações químicas que não exigem presença do oxigênio e alático por não produzir ácido lático. A fonte energética utilizada para a ressíntese do ATP durante o exercício físico é a CREATINA FOSFATO (CP) e suas concentrações são aproximadamente três a cinco vezes maiores que o ATP (denominada de reservatório de fosfato de alta energia). A creatina é encontrada no corpo humano de duas maneiras: forma livre (aproximadamente 60 a 70%) e fosforilada, sendo que 95% deste total são encontradas nos músculos esqueléticos e o restante no coração, no cérebro e nos testículos. É obtida através da síntese nos rins e no pâncreas, mas principalmente no fígado (através dos aminoácidos glicina e arginina, 1g/dia) e através da alimentação (carnes vermelhas e peixes, 1g/dia) e sua produção é diretamente proporcional a sua degradação (CASEY et al, 2000; WYSS et al, 2000; PERSKY et al, 2001; BEMBEN et al, 2005). Suas principais funções são: tamponamento do ATP e ADP, tamponamento do pH, regulação do metabolismo da glicose e glicogênio e estabilização da membrana celular (CASEY et al, 2000; MESA, et al, 2002). Dentre as suas funções, a que nos Revista Expressão do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé, 10ª Ed.,JUN/2009, pp. 207-22. Página 3 interessa e a capacidade de tamponamento do ATP e ADP, visto que está relacionada à produção de energia durante o exercício físico. Sua suplementação é bem conhecida e utilizada entre atletas que realizam esportes que requerem esforços intensos, dentre eles halterofilistas (RAWSON et al, 2003), ciclistas (HAVENETIDIS et al, 2003; BEMBEN et al, 2005); jogadores de futebol (MUJIKA et al, 2000); jogadores de handebol (IZQUIERDO et al, 2002); nadadores (PEYREBRUNE et al, 2005; HOPWOOD et al, 2006); velocistas (KINUGASA et al, 2004); futebol americano (BEMBEN et al, 2001) entre outros. Com resultados satisfatórios, como no estudo de MOURA et al (2002) observaram melhores resultados de hipertrofia muscular em fibras musculares do tipo I e IIA nos músculos gastrocnêmios e extensor digital longo em ratos wistar que suplementaram com CP e submeteram ao treinamento de natação quando comparados ao grupo que somente treinou e controle e concluíram que a suplementação aumenta a capacidade de hipertrofia muscular em roedores. ERIC et al (2003) observa melhorias com a suplementação e concluíram que o uso deste recurso melhora o desempenho em atletas de halterofilismo. Tais efeitos benéficos também são observados por IZQUIERDO et al, (2002) em jogadores de handebol entre outros estudos. Porém estes resultados satisfatórios não são unânimes, visto que McKENNA et al (1999) observaram elevações nas concentrações musculares de creatina após suplementação, mas sem melhora no desempenho em exercício intermitentes. Como também REARDON et al (2006) concluíram que o uso de creatina não apresenta melhoria nas adaptações fisiológicas induzidas pelo treinamento contínuo aeróbio. Resultados semelhantes foram encontrados por KINUGASA et al (2004) quando estudaram um breve período de suplementação em exercícios repetitivos de curta duração em bicicleta ergométrica e não observaram diferenças quando compararam com o grupo placebo. A suplementação de creatina fosfato parece não estar relacionada a patologias renais e gastrointestinais quando sua dose é fisiológica (POORTMANS et al, (2000); BEMBEN et al, (2005), GUALANO et al, 2008). A. Processo Anaeróbico Alático em exercício físico Durante a realização de atividades físicas de altíssima intensidade e, portanto curtíssima duração, tais como: todos os tipos de saltos (altura, triplo e com vara), arremessos, chutes, cortadas, cabeceadas e outros mais predominam o metabolismo anaeróbio alático. Este metabolismo caracteriza-se por apresentar uma alta capacidade de reposição de energia para a adenosina por tempo limitado. Simultaneamente a hidrólise do ATP (em ADP mais Pi e liberação de energia) ocorre a degradação da creatina fosfato (reação catalizada pela enzima creatina kinase ou CK, transforma a CP em C mais Pi). Porém a energia liberada pelo ATP irá ser usada para a contração muscular e a da CP irá para sua ressíntese, assim apesar da pequena concentração de ATP em nosso organismo ela nunca se esgota porque a CP não irá permitir tal feito (KARLSSON et al, 1970; TRUMP et al, 1996; GREENHAFF et al, 1998; PERSKY et al, 2001; BEMBEN et al, 2005). Sua importância é que sem ele, os movimentos rápidos e vigorosos não poderiam ser realizados, pois essas atividades exigem muito mais um fornecimento rápido do que uma grande quantidade de energia. O sistema apresenta a fonte disponível mais rápida de ATP para ser usada pelo músculo. As razões para isto são: não depende de longa série de reações químicas, não depende do oxigênio que respiramos para os músculos que estão em trabalho e tanto ATP e CP estão armazenados diretamente dentro dos mecanismos contráteis dos músculos (KARLSSON et al, 1970; TRUMP et al, 1996; NEVILL et al, 1997; GREENHAFF et al, 1998; PERSKY et al, 2001; BEMBEN et al, 2005). B. Recuperação do Metabolismo Anaeróbico Alático O único meio para a ressíntese da CP é através da energia liberada da hidrólise do ATP. Isso ocorre durante a recuperação após o exercício, com a fonte primária de ATP provindo daquela obtida através da degradação dos nutrientes. Assim sendo, durante atividades físicas de ALTÍSSIMA INTENSIDADE E CURTÍSSIMA DURAÇÃO a CP fornece energia para o ATP e este para a contração muscular, mas durante a recuperação é o ATP que devolve a energia para a creatina. No 1º minuto de recuperação, 70% da energia utilizada serão reposta e no 3º 100%. Portanto, o metabolismo anaeróbico alático tem curtíssima duração e recuperação (TRUMP et al, 1996; NEVILL et al, 1997; GREENHAFF et al, 1998). 2.2. PROCESSO ANAERÓBIO LÁTICO Como no processo anaeróbio alático, este processo também é denominado de anaeróbio porque ressintetiza ATP através de reações químicas que não exigem a presença do oxigênio que respiramos. Mas, contrariamente produz ácido lático. Portanto o nutriente utilizado só poderá ser a glicose. Aliás, a degradação deste nutriente é INCOMPLETA e como resultado produz ácido lático e ressintetiza apenas 2 ATPs (KARLSSON et al, 1970; KOHLER et al, 2004). Revista Expressão do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé, 10ª Ed.,JUN/2009, pp. 207-22. Página 4 No corpo, todos os carboidratos são transformados no açúcar simples glicose, que pode ser utilizado imediatamente ou armazenado no fígado e nos músculos esqueléticos (como glicogênio hepático e muscular, respectivamente) e nos tecidos adiposos (como trigligérides). O armazenamento ou o uso imediato da glicose dependerá de algumas situações. Após as refeições, por exemplo, há um aumento da concentração de glicose no sangue (hiperglicemia). Caso permaneça o estado de hiperglicemia, ocorrerão danos à saúde (hipertensão e diabetes). Cabe ao fígado, aos músculos e aos tecidos adiposos o controle deste excesso de glicose. Controle este mediado por hormônios pancreáticos (insulina e glucagon) (GOODYEAR et al, 1998; PRICE et al, 2000, BONJORN et al, 2002) A. Período pós-prandial O controle deste excesso de glicose nada mais é do que retornar a concentração de glicose no sangue aos valores normais (70 a 110mg/dl). O fígado participa promovendo: a glicogênese (transformação da glicose em glicogênio, reação catalisada pela enzima glicogênio sintaxe), a lipogênese (transformação da glicose em gordura, catalisada por inúmeras enzimas) e a glicólise (degradação da molécula de glicose e liberação de energia para as reações anteriores). Nos tecidos adiposos ocorre a lipogênese. Nos músculos esqueléticos, ocorrem a glicogênese e/ou glicólise. Com a retirada e armazenamento da glicose do sanguepara os órgãos, a concentração diminui e retorno das concentrações hormonais aos seus valores basais (KREISMAN et al, 2000; BENNETT et al, 2001). B. Período de Jejum Como o organismo, após as refeições, armazenou glicose, com a falta dela, o organismo desmanchará esses depósitos. Com a redução dos valores de glicemia (valores abaixo de 70 mg/dl) é liberado pelo pâncreas o hormônio glucagon que tem como principal efeito biológico a elevação da glicemia (GUOQIANG et al, 2003). No fígado ocorre a glicogenólise (quebra do glicogênio em glicose, reação catalisada pela enzima glicogênio fosfatase) liberando glicose para manter a glicemia. No tecido adiposo ocorrerá a lipólise (quebra da gordura, reação catalisada pela enzima lipase hormônio sensível) e liberação de glicerol e ácidos graxos livres (AGLs). O glicerol será convertido em glicose pelo fígado (gliconeogênese) e os AGLs formarão intermediários da glicose e serão oxidados em um processo denominado de beta oxidação. Nos músculos esqueléticos não ocorre liberação de glicose do seu depósito (glicogênio) para sangue, visto que não apresenta enzima que catalisa a reação de liberação da glicose para o sangue, como o fígado (enzima é denominada de glicose-6-fosfatase). Nos músculos esqueléticos, a glicose captada pelo sangue pode seguir dois caminhos simultâneos: ou é armazenada na forma de glicogênio ou é degradada, sua prevalência será utilizada dependerá da necessidade de energia. Caso não haja elevada necessidade de energia (repouso) a via predominante é a formação de glicogênio. Mas, caso haja necessidade de energia (exercício) a via predominante é o processo de glicólise (DROUIN et al; 1998, PANKAJ et al, 1999; GUOQIANG et al, 2003) C. Glicólise ou Ciclo de Embden-Meyerhof Essa seqüência de reações químicas que ocorrem no citoplasma da célula foi descoberta na década de 30 por Gustav Embden e Otto MEYERHOF (Alemanha). É mais extensa do que o sistema anaeróbio alático, pois requer doze reações químicas. É por isto que o processo anaeróbio lático é utilizado em atividades de ALTA INTENSIDADE (intensidade menores que no alático) e CURTA DURAÇÃO (durações maiores), representando a segunda fonte disponível para a ressíntese do ATP para ser usado pelo músculo (ESSRN et al, 1978; CONLEY et al, 1998; HOWLETT et al, 1998; CROWTHER et al, 2002A, CROWTHER et al, 2002B; LEHNINGER et al, 2006). A glicose difunde do sangue para dentro da célula muscular e no citoplasma ela seguirá dois caminhos: ser armazenada (glicogênese: formação da molécula de glicogênio muscular) ou ser quebrada para liberar energia (glicólise). Durante a atividade física a via glicolítica é mais intensa e predomina a produção de energia para a ressíntese do ATP. A glicólise apresenta 11 passos enzimáticos divididos em 2 fases: de preparação (inicial que objetiva prender a glicose dentro da célula muscular e a prepara para ser dividida) e de liberação de energia com formação de ácido pirúvico, tendo as enzimas hexoquinase, fosfofrutokinase (PFK), aldolase e piruvato kinase as mais importantes. Com a formação do ácido pirúvico, a glicólise entra em uma fase crítica, pois esta substância poderá seguir dois caminhos: formação de acetil CoA (quando há presença suficiente de oxigênio) ou de ácido lático (presença insuficiente de oxigênio). Os fatores que determinam o caminho a ser seguido são: presença insuficiente de oxigênio e uma Revista Expressão do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé, 10ª Ed.,JUN/2009, pp. 207-22. Página 5 necessidade muito rápida de energia (o que não possibilitou degradação completa da molécula de glicose). Durante o exercício físico de alta intensidade e curta duração (metabolismo anaeróbio lático) o ácido pirúvico transformará em ácido lático (reação catalisada pela enzima desidrogenase láctica) e difunde-se para o sangue. Os fatores que levaram a transformação do ácido pirúvico em ácido lático são: (MALLETTE, et al, 1969; ESSRN et al, 1978; CONLEY et al, 1998; HOWLETT et al, 1998; CROWTHER et al, 2002A, CROWTHER et al, 2002B; LEHNINGER et al, 2006). Estas são as principais enzimas da glicólise, pois é através delas que o processo é regulado e são formadas as principais substâncias. C.1. Hexoquinase: tem a função de fixar a molécula de glicose dentro da célula, fosforilando a molécula. Para isto, a enzima hidrolisa o ATP em ADP mais Pi e fixa o fosfato inorgânico no último carbono da molécula de glicose. Assim, este nutriente para ser denominado de glicose-6-fosfato e com esta estrutura não tem como sair da célula muscular (ESSRN et al, 1978; CONLEY et al, 1998; HOWLETT et al, 1998; CROWTHER et al, 2002A, CROWTHER et al, 2002B; WILSON, 2003; LEHNINGER et al, 2006). C.2. PFK ou Fosfofrutoquinase: é a mais importante enzima reguladora da glicólise por permitir o controle do processo enzimático. Quando no interstício celular são encontrados níveis elevados de ADP e AMP e níveis reduzidos de ATP, há aceleração da ação desta enzima e, portanto da glicólise. E níveis elevados de ATP, ácidos graxos e citrato inibem a ação desta. Além desta função, transforma a molécula frutose-6-fosfato em frutose-1.6.-difosfato, através do processo de fosforização semelhante ao ocorrido pela hexokinase (ESSRN et al, 1978; CONLEY et al, 1998; HOWLETT et al, 1998; CROWTHER et al, 2002A, CROWTHER et al, 2002B; LEHNINGER et al, 2006). C.3. Aldolase: sua função é importantíssima, pois com ela ocorre à clivagem da molécula frutose 1-6 difosfato com 6 carbonos em duas moléculas de 3 carbonos (trioses): fosfato de diidroxiacetona e gliceraldeído 3-fosfato, finalizando a fase de preparação. Nesta fase são gastos 2 ATPs e não tendo nenhuma ressíntese do mesmo, não possibilitando liberação de energia suficiente para a ressíntese. Na segunda fase (Liberação de Energia) inicia com a formação das trioses, após tudo que ocorrer será em dobro, isto porque, uma única molécula de glicose produz duas moléculas de trioses. A enzima mais importante dessa fase denomina-se de Piruvatoquinase (ESSRN et al, 1978; CONLEY et al, 1998; HOWLETT et al, 1998; CROWTHER et al, 2002A, CROWTHER et al, 2002B; LEHNINGER et al, 2006). C.4. Piruvatoquinase: regula a glicólise apenas na inibição, através dos níveis elevados de ATP, Acetil CoA e ácidos graxos de cadeia livres (AGL) de cadeias longas. Essa enzima representa o segundo ponto de controle, baixa concentrações de ATP aumentam a ação dessa enzima. Sua ação é transformar a substância fosfoenolpiruvato em ácido pirúvico, com a ressíntese de um ATP (ESSRN et al, 1978; CONLEY et al, 1998; HOWLETT et al, 1998; CROWTHER et al, 2002A, CROWTHER et al, 2002B; SPRIET et al, 2002; LEHNINGER et al, 2006). Na forma de ácido pirúvico, o processo de glicólise chega a um ponto crítico que é regido pela lei da Ação das Massas. Caso tenha O2 suficiente (metabolismo aeróbio) o ácido pirúvico será transformado em Acetil CoA (reação catalizada pela enzima piruvato desidrogenase, enzima que retira hidrogênio na forma de NAD e carbono na forma de CO2). Mas caso o oxigênio seja insuficiente (metabolismo lático) o ácido pirúvico será transformado em Ácido Lático (reação catalisada pela enzima desidrogenase láctica, enzima que integra ao ácido pirúvico hidrogênio acoplados ao NAD). A produção de ácido lático é, portanto uma saída metabólica, onde a glicose sem presença suficiente de oxigênio é degrada incompletamente e ressintetiza apenas 2 ATPs. Assim sendo, durante a atividade motora com predomínio do metabolismo anaeróbio lático, há produção de ácido lático que induzirá a fadiga muscular e durante o exercício, uma dor intensa. Ao final do exercício, a dor cessa e inicia-se o processo de sua remoção (PAROLIN et al 1999; PAROLIN et al, 2000; LEHNINGER et al, 2006). Durante a realização de um exercício físico anaeróbio lático a necessidadede energia é intensa e durante o processo metabólico não há tempo e presença de oxigênio suficiente para que o ácido pirúvico possa forma acetil CoA e iniciar o processo aeróbio. Assim, há acúmulo de ácido pirúvico e hidrogênio (retirados dos intermediários da glicólise para formarem ATP dentro das mitocôndrias) que ativa a enzima lactato desidrogenase (LDH) (WASHINGTON et al, 2004). A LDH retira os hidrogênios do NAD e os incorpora ao ácido pirúvico, assim formando uma molécula denominada de ácido lático (CABRERA et al, 1999; KRISTENSEN et al, 2005; PHILP et al, 2005; BROOKS, 2007). Revista Expressão do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé, 10ª Ed.,JUN/2009, pp. 207-22. Página 6 D. PROCESSO AERÓBIO Ressintetiza ATP através de reações químicas que exigem a presença de O2 que respiramos. Os nutrientes utilizados para a ressíntese do ATP são glicose, a gordura e as proteínas, inicia no citoplasma de todas as células do corpo e termina nas mitocôndrias. A glicose será degradada COMPLETAMENTE e produz CO2, H2O e 686Kcal que requerem reações químicas mais complexas que os dois processos anaeróbios e podem ser divididas em: a GLICÓLISE, o CÍCLO DE KREBS (CK) e SISTEMA DE TRANSPORTE DE ELÉTRONS (nas mitocôndrias). 1. Glicólise O mesmo que no metabolismo lático. A única diferença é que: enquanto no metabolismo anaeróbio lático a ácido pirúvico transforma-se em ácido lático, no metabolismo aeróbio transforma-se em um composto menor denominado de Acetil CoA. 2. Ciclo de Krebs - CK Denominado assim devido ao seu descobridor Sir Hans Krebs (1933). Neste ciclo continua a degradação da molécula de glicose, mas através de uma série de reações cíclicas. Para iniciar- se, o ácido pirúvico irá ser transformar-se em Acetil CoA, como comentado anteriormente, através da ação da enzima piruvato desidrogenase. Essa enzima retira hidrogênio na forma de NAD e carbono na forma de CO2. Ao ser transformado em Acetil CoA difundirá para a mitocôndria (matriz mitocondrial) e iniciará a volta no Ciclo de Krebs. O início do CK ocorre com a formação do ácido cítrico (molécula de 6 carbonos) através da união da Acetil (molécula com 2 carbonos) e ácido oxaloacetato (4 carbonos) (STARRITT et al 1999; MESSER et al 2004; LEHNINGER et al, 2006; SAKS et al, 2006) Durante uma volta no CK ocorrem inúmeros eventos importantes: A. retiradas de carbonos (descarbonização) através da produção de CO2; B. ressíntese de um ATP e C. liberações de energia na forma de hidrogênio através de co-enzima carreadoras de hidrogênio (NAD e FAD) para o sistema de transporte de elétrons. O CO2 produzido pelo CK difunde-se (difusão simples) para o sangue, carreado (hemoglobina) para os pulmões para serem eliminados. Para a única molécula de glicose ocorrem dois CK, assim, cada molécula ressintetizará apenas 2 ATPs (um por volta). As co-enzimas NAD (nicotinamida adenina dinucleotideo) e FAD (flavina adenina dinucleotídeo) funcionam como transportadores de hidrogênio (H+). Durante o Ciclo de Krebs ocorrem três retiradas de H+ via NAD (NADH + H) e apenas 1 de FAD (FADH2), por volta (LEHNINGER et al, 2006; SAKS et al, 2006). 3. Sistema de transporte de elétrons - STE Continuação do CK ocorre também na mitocôndria (crista mitocondrial). É nesta fase que os íons H+ transportados pelas co-enzimas NAD e FAD, promoverão a ressíntese do ATP e formação de H2O. A quantidade de ATP ressintetizado dependerá da co-enzima. Caso seja o NAD serão ressintetizados 3 ATPs, mas caso seja o FAD serão 2 ATPs (LEHNINGER et al, 2006; SAKS et al, 2006). E. METABOLISMO DAS GORDURAS A gordura representa a mais abundante fonte de energia e estão armazenadas principalmente nos tecidos adiposos (nos adipócitos), mas há uma pequena quantidade depositada nos músculos. Para liberar a gordura do tecido adiposo, necessita-se da hidrólise da molécula de triglicerídeo (forma como a gordura é armazenada no tecido adiposo). A hidrólise do triglicerídeo no tecido adiposo ocorre quando a ela são unidas três moléculas de água (reação catalisada pela enzima lipase hormônio sensível). Esta enzima é denominada assim, pois é alterada por alguns hormônios (cortisol, hormônio do crescimento, ACTH glucagon, adrenalina e noradrenalina). O triglicerídeo divide-se em quatro outras moléculas: 1 glicerol e 3 ácidos graxos livres (LEHNINGER et al, 2006). 1. Glicerol O glicerol, pela corrente sangüínea, é entregue aos tecidos em atividade (ativos) e difunde-se (difusão simples) para o citoplasma da célula (muscular). No citoplasma, o glicerol é transformado em uma molécula da glicólise sendo aceito neste processo e passa a ser metabolizada como uma (LEHNINGER et al, 2006). 2. Ácidos Graxos Livres Revista Expressão do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé, 10ª Ed.,JUN/2009, pp. 207-22. Página 7 Os AGL, pela corrente sangüínea, são entregues aos tecidos ativos e difundem-se (difusão simples) para as mitocôndrias da célula muscular. Dentro das mitocôndrias participará de um processo de degradação denominado de BETA OXIDAÇÃO. Este processo consiste de liberações sucessivas de fragmentos do AGL. Fragmentos este como: um Acetil CoA e íons de hidrogênio (um NAD e um FAD) (LEHNINGER et al, 2006). Acetil CoA participa do CK como outra Acetil CoA derivada do ácido pirúvico. Os íons hidrogênio são transportados para o STE pelas co-enzimas NAD e FAD. Este processo de BETA OXIDAÇÃO é repetido indefinidamente até que a molécula de AGL seja degradada completamente. Um fator importante é que: a degradação dos AGLs está associada diretamente à captação de oxigênio que respiramos. Caso tenhamos concentrações suficientes de oxigênio o processo ocorre, mas caso tenhamos concentrações insuficiente de oxigênio o não ocorre. Assim sendo, não ocorre Beta Oxidação nos processos anaeróbios. A quantidade de ATP ressintetizado por um triglicerídeo é muitas vezes maior que aquela ocorrida com a glicose. Exemplo: uma AGL com 18 carbonos é capaz de ressintetizar 147 ATPs e um glicerol 19 ATPs. Como o triglicerídeo é formado por três AGLS (147 x 3 = 441) e uma molécula de glicerol, assim: 441 + 19 = 460 ATPs (LEHNINGER et al, 2006; MAGKOS et al, 2006). FIGURA 01 – Resumo dos eventos metabólicos F. METABOLISMOS CELULARES DURANTE O REPOUSO E EXERCÍCIOS 1. Repouso: Durante repouso 2/3 dos nutrientes utilizados para a ressíntese de ATP provém da gordura e o 1/3 restante pelos carboidratos, as proteínas possuem contribuição muito pequena. Entre os processos, o aeróbio é o predominante, isto porque nossos sistemas de captação e transporte de oxigênio (sistema cardiorrespiratório) são capazes de fornecer a cada célula oxigênio suficiente. Apesar da predominância do metabolismo aeróbio, há presença de ácido lático na corrente sanguínea, porém suas concentrações não são capazes de induzir fadiga, pois a remoção deste ácido e proporcional a sua produção. 2. Exercício: Todos os 3 processos contribuem com a ressíntese do ATP, mas a predominância dependerá dos seguintes fatores: tipo de exercício realizado, estado ou nível de treinamento e dieta do atleta. Revista Expressão do Centro Universitário da Fundação Educacional Guaxupé, 10ª Ed.,JUN/2009, pp. 207-22. Página 8 # Exercício de curta duração: São exercícios realizados em curtos períodos de tempo, mas que exigem esforços máximos. Estes exercícios incluem: 100, 200, 400 e 800m ou qualquer exercício que o tempo só possa ser mantido por 2 ou 3 minutos. O processo predominante é o anaeróbio e o principal nutriente é a glicose. A gordura e proteínas são participantes, mas sua participação negligenciava. Os níveis de CP chegarão a valores muito baixos e continuarão baixos até o encerramento do exercício. Mas, após o término, cerca de 70% de todo a CP utilizadaserá reposta em 30 segundo e 100% em cerca de 3 minutos. Com o predomínio do processo anaeróbio, ocorre acúmulo de ácido lático. Para que possa continuar o exercício, haverá necessidade de diminuir a intensidade do mesmo ou até pará-lo. O nível de ácido lático no sangue é um importante indicador de qual processo predominante durante o exercício (ROMIJN et al, 1993; BANGSBO et al, 1990; RANALLO et al, 1998; PRIPSTEIN et al, 1999; SPENCER et al, 2001). # Exercícios prolongados: São exercícios que podem ser realizados por longos períodos de tempo, mas com uma intensidade baixa, com predomínio do metabolismo aeróbio sobre os demais. Os nutrientes utilizados são glicose, gordura e proteínas e seu predomínio dependerá da intensidade e duração da atividade física. Quanto maior for à duração do esforço maior será o consumo de lipídios como fonte de energia (AGLs). Vale ressaltar que o maior consumo de AGLs promove poupança de glicogênio muscular. Mas, caso os estoques de glicogênio muscular estejam reduzidos no inicio do exercício físico, não será possível o consumo de AGL como fonte de energia e assim ocorrerá fadiga muscular. Há produção de ácido lático, porém não ocorrerá o seu acúmulo, pois sua remoção será diretamente proporcional a produção (PHILLIPS et al, 1996; HORTON et al, 1998; McCONELL et al, 1999; SPENCER et al, 2001; WATT et al, 2002; JOHNSON et al, 2004) G. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BANGSBO,J.; GOLLNICK, P. D.; GRAHAM, T. E.; JUEL, C.; KIENS, B.; MIZUNO, M. and SALTIN, B. Anaerobic energy production and 02 deficit-debt relationship during exhaustive exercise in humans. Journal of Physiology (1990), 422, pp. 539-559. BEMBEN, M. G., BEMBEN, D. A.; LOFTISS, D. D. and KNEHANS, A. W. 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