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* BIOENERGÉTICA * A CÉLULA E SEU FUNCIONAMENTO * 1- MEMBRANA CELULAR Barreira semipermeável- Separa o LIC do LEC Formada por dupla camada lipídica (fosfolipídeos e colesterol) Regula passagem de várias substâncias * 2- NÚCLEO Contém os componentes genéticos (genes) 2 DNAs que regulam a síntese protéica * 3- CITOPLASMA Nas células musculares= SARCOPLASMA Porção líquida entre o núcleo e membrana Várias organelas : Membrana nuclear Retículo endoplasmático Aparelho de Golgi Mitocôndrias Lisossomos Citoesqueleto * MITOCÔNDRIAS Respiração celular ( extrai energia dos alimentos, conforme são metabolizados com oxigênio) Em seguida torna essa energia disponível para as outras partes da célula, sob a forma de um composto de alta energia o Trifosfato de adenosina – ATP O ATP é utilizado como energia para as diferentes reações celulares * COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA As diferentes substâncias que compõem a células são chamadas coletivamente de protoplasma. O protoplasma é formado de 5 substâncias: Água Íons Proteínas Lipídeos Carboidratos * Alguns íons e suas funções: Ferro: forma a hemoglobina (transporte de gases) Cálcio: formação dos ossos, dentes, contração muscular e coagulação sanguínea Fósforo: forma a molécula dos ácidos nucléicos (DNA e RNA) do ATP Sódio/Potássio: atuam no equilíbrio osmótico e funcionamento das membranas celulares Magnésio: formação dos ossos Iodo: faz parte dos hormônios da tireóide – controle do metabolismo * COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA Proteínas: Correspondem a cerca de 10 a 20 % da massa celular Aminoácidos: subunidades das proteínas 1 grama de proteína = 4Kcal Fornecimento de energia: 1- aminoácido alanina pode ser convertido em glicose no fígado, sintetizando o glicogenio hepatico. O glicogenio hepatico é convertido em glicose e transportado ao músculo em atividade 2- Vários aminoácidos podem contribuir diratamente como combustível nas vias energéticas * Lipídeos: Os mais importantes lipídeos são os fosfolipídeos e o colesterol 2% da massa celular Constituintes principais de diversas membranas (celular, nuclear das organelas citoplasmáticas) Pouco solúveis ou totalmente insolúveis em água Triglicerídeos : 95% da massa celular das células adiposas – depósito de energia COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA * Carboidratos: Parte das moléculas de glicoproteínas (função estrutural) Papel fundamental na nutrição celular Intracelular: glicogênio (1% massa total) Extracelular glicose COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA * Fontes de Energia Química: mecânica Térmica: luminosa Elétrica: nuclear BIOENERGÉTICA 1ª lei da termodinâmica * FONTES DE ENERGIA Carboidratos (CHO) Gorduras Proteínas Liberação lenta quantidades pequenas durante reações enzimáticas. ( catalisadores biológicos) * CARBOIDRATOS Formados por carbono e água Átomos de carbono, hidrogênio e água formam um carboidrato ou uma molécula de açúcar com a fórmula geral (CH2O)n * CARBOIDRATOS Principal fonte de energia rápida para o homem e a maioria dos povos Constituem apenas 3% da matéria orgânica do Corpo Ocorrem naturalmente como açúcar, presentes na dieta como amido e celulose * CARBOIDRATOS Dióxido de carbono do ar + água do solo + FOTOSSÍNTESE (converte energia solar em energia química) CARBOIDRATOS SÃO ARMAZENADOS NAS FOLHAS, RAÍZES E SEMENTES * CLASSIFICAÇÃO E FONTES MONOSSACARÍDEOS OLIGOSSACARÍDEOS POLISSACARÍDEOS CARBOIDRATOS * CLASSIFICAÇÃO E FONTES Monossacarídeos: Açúcares simples, com pequenas cadeias e ligações simples Mais importantes e presentes na alimentação: – Glicose – Frutose – Galactose CARBOIDRATOS * MONOSSACARÍDEOS GLICOSE Amplamente distribuida na natureza: frutas, vegetais, grãos, raízes, mel e no açúcar de mesa Produto final da digestão dos carboidratos mais complexos É o CHO existente no sangue Utilizada de três formas: – Diretamente pelas células como fonte de energia – Armazenada como glicogênio – Convertida como gordura para estoque de energia CARBOIDRATOS * MONOSSACARÍDEOS FRUTOSE Açúcar do mel e das frutas É o mais doce dos açúcares No final da digestão converte-se em glicose GALACTOSE Não é encontrada livremente na natureza É convertida no fígado em glicose Encontrada no leite e seus derivados CARBOIDRATOS * OLIGOSSACARÍDEOS Dissacarídeos: – União de duas moléculas de açúcares simples – Mais comuns: sacarose, maltose, lactose – Sacarose = glicose+frutose (açúcar de cana e beterraba) – Maltose = glicose+glicose (hidrólise parcial do amido) – Lactose = glicose+galactose (leite e derivados) CARBOIDRATOS * POLISSACARÍDEOS – Formados pela combinação de uma grande quantidade de moléculas – Forma de apresentação da maioria dos CHO naturais – Mais comuns: – Amido – glicogênio – celulose CARBOIDRATOS * FUNÇÕES DOS CHO Fornecer energia para o organismo continuamente através da glicose, que dentro das células é transformada em glicogênio e seu excesso em triglicerídeos CARBOIDRATOS * FUNÇÕES DOS CHO Preserva as proteínas Baixa reserva de CHO = utilização de proteína como fonte energética É um ativador metabólico Baixas taxas de CHO inibem a queima de gordura (as gorduras queimam numa chama de CHO) É combustível para o SNC Nutriente exclusivo para o SNC Hipoglicemia = riscos para o SNC CARBOIDRATOS * CARBOIDRATOS Humano absorve 15 g/Kg de carboidrato em dieta nutricional habitual Ingestão ideal diária deve ser de 300 g (sedentários) 400 g – 600 g (ativos) Ingestão diária deve ser suficiente para manter reservas corporais de glicogenio Excesso transformados e armazenados sob a forma de gorduras * CHO E EXERCÍCIO Utilização de CHO durante o exercício é afetada por: Intensidade e duração Nível de treinamento Dieta Ambiente Sexo e idade * GORDURAS Mesmos elementos estruturais dos carboidratos Maior relação de hidrogênio para oxigênio Lipídeo: termo geral inclui óleos, gorduras e ceras 90% da gordura no corpo é armazenada nos depósitos de tecido adiposo * GORDURAS Transmitem sensação gordurosa Insolúveis em água Solúveis em solventes orgânicos ( éter, clorofórmio) Classificadas em: Gorduras simples Gorduras compostas Gorduras derivadas * PROTEÍNAS TAMBEM CONTÉM ÁTOMOS DE CARBONO, OXIGÊNIO E HIDROGÊNIO Aminoácidos determinam as propriedades e as funções de todos os tipos de proteínas Não existe depósito de proteínas Encontradas no plasma, tecido visceral e músculos * VIAS METABÓLICAS DE ENERGIA * ALGUNS CONCEITOS NECESSÁRIOS.... * Energia armazenada dentro das moléculas em ligações químicas covalentes ou não ENERGIA QUÍMICA Estudo da transferência de energia entre as reações químicas em tecidos vivos. BIOENERGÉTICA * Energia livre Energia de uma reação química que pode ser utilizada para realizar trabalho Adenosina Trifosfato-ATP Molécula grande que contém três grupamentos fosfato (PO3-) Metabolismo Somatório de todas as reações do organismo * Catabolismo Reações do organismo que diminuem o tamanho das moléculas Anabolismo Reações do organismo que aumentam o tamanho das moléculas Enzima Molécula protéica que funciona como um catalisador biológico * Energia Potencial Cinética * FONTES ENERGÉTICAS: -SOL -CARBOIDRATOS -GORDURAS -PROTEÍNAS Fotossíntese (Luz – Química) 6CO2 + 6H20 = O2 + Glicose * Figura 4.1 Página 118 Costill * ATP moeda corrente de energia no organismo ATP = ADP + Pi + Energia Reserva Limitada A quebra de 1 mol de ATP libera 7,3 Kcal * ATP – Moeda Corrente Aciona todas as formas de trabalho * Sistemas de Transferência de Energia Anaeróbio Aeróbio * FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Produção de ATP: 1- Sistema ATP-CP 2- Sistema glicolítico 3- Sistema oxidativo * METABOLISMO ATP ADP + P + energia livre CP + ADP C + ATP Sistema anaeróbico alático Glicogênio ( ou glicose) ATPs + ácido láteo Sistema anaeróbico lático Glicogênio ou gorduras + O2 ATPs + CO2 + H2O Sistema aeróbico * Anaeróbio Não necessita de oxigênio Sistema ATP-CP Sistema Glicolítico * Limitada e depende dos estoques iniciais de ATP e CP. Fosfocreatina: gatilho – 10 segs depois a fonte é lática. Atividades físicas vigorosas com a duração de 15-20 s – explosivos. Enzima: fosfocreatinase (CPK) Exemplos: levantamento de peso (10/15 seg) 25 - 50m natação (11 seg) corrida de 100m (10 seg) chutes, saltos SISTEMA ATP-CP * ATP - CP Contração Muscular ATP ADP ATP = ADP + Pi + Energia ADP + Pi + Energia = ATP ? Energia ? * ATP -CP ADP + Pi + Energia = ATP CP = C + Pi + Energia ATP – Trabalho Biológico * SISTEMA GLICOLÍTICO ENERGIA A CURTO PRAZO E ALTA INTENSIDADE Duração: 1 a 2 min ( 60 a 180 segs) Glicólise Anaeróbia / Sist. Ác. lático Ressintetizar os fosfatos de alta energia E provém glicogênio muscular armazenado A glicólise anaeróbia é mais complexa do que o sistema do fosfagênio (12 reações). * SISTEMA GLICOLÍTICO GLICÓLISE Desintegração: carboidrato - ácido lático Local: fígado e músculos – glicogênio Processo é estimulado pela baixa ATP. Exemplos: 400 m corrida (48 seg) 100 m natação (54 seg) Recuperação: 20 a 60 minutos * GLICÓLISE ANAERÓBICA SISTEMA ÁCIDO LÁTICO GLICOSE + 2 ADP ======== 2 ATP + 2 Ác. LÁTICO G G G Glicogênio ATP ATP Lactato G G * Glicolítico Glicogênio Glicose Piruvato Lactato Glicogenólise Glicólise – 2 ATP * Oxidativo-Aeróbio Necessita de Oxigênio Oxidação (“queima”) de substratos (CHO, Gorduras e Proteínas) * SISTEMA OXIDATIVO ENERGIA A LONGO PRAZO: > 5 MINUTOS Processo aeróbio - dentro das mitocôndrias Os músculos precisam de um suprimento estável de energia p/ produzir força durante atividade de longa duração. Envolve a oxidação dos ácidos graxos e CHO. Necessita de oxigênio para ressintese de ATP – ciclo de krebs. Esforço máx.: 3 a 6 O2 l/min. * SISTEMA OXIDATIVO - AERÓBIO Duração: > 5 minutos ( 40 a 60 min. ) Exemplos: aulas de aeróbica, hidroginástica, corridas de 5000 m, natação > 1500 m, ciclismo, caminhada, triathlon. Recuperação: 24 horas * Ciclo de Krebs Proteínas CHO Mitocôndria Célula ATP – CO2 – H2O Oxigênio Gorduras * FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA G ÁCIDOS GRAXOS LIVRES H2O + CO2 ATP ATP ATP ATP ATP ATP ATP ATP ATP ATP ATP ATP * * CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS SISTEMAS ENERGÉTICOS * FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Estimativa do esforço: - déficit de oxigênio - débito de oxigênio (epoc) - limiar do lactato * Figura 4.13 Página 135 Costill * EPOC Powers (2001) Ressíntese de CP Remoção de Lactato Restauração de O2 no músculo e sangue Elevação da temperatura corporal Elevação da FC e respiração após o exercício Elevação dos hormônios FATORES QUE CONTRIBUEM PARA O EPOC * Figura 4.14 Página 136 Costill * Limiar de Lactato Recrutamento de fibras de contração rápida Pouco oxigênio muscular Glicólise acelerada Taxa de remoção de Lactato reduzida Powers (2001) * FORMAÇÃO DE LACTATO SÉRICO * CALORIA E MENSURAÇÃO Definição: Energia necessária para elevar 1 L de água em 1 ºC (14,5 ºC 15,5 ºC) = 1 Kcal. 1 Kcal = 4,2 KJ Wilbur Olin Atwater (1844-!907) Nutrólogo pioneiro em humanos e equilíbrio energético. * TAXA METABÓLICA BASAL (TMB) Nível mínimo de energia para realização das atividades vitais em vigília Taxa metabólica basal (TMB). Medida requer jejum de 12 horas, repouso de 30 minutos e depois avalia-se VO2 por 10 minutos. 160 à 290 ml/min; Permite elaborar um bom tratamento para controle de peso através de exercício e dieta. * DISPÊNDIO EM REPOUSO / IDADE * DISPÊNDIO EM ATIVIDADE O nucleo é um grande corpo arredondado que contem os componentes geneticos. Os genes são formados por dois filamentos de acido dexoxirribonucleico que servem como base para o codigo genetico Os genes determinam a composição celular e controla a atividade celular * O ATP é utilizado como energia para as diferentes reações celulares, tais como: Transporte de substâncias através da membrana celular Síntese de proteínas e outras substâncias como fosfolipídeos e colesterol Contração muscular * Água Principal meio líquido da célula Concentração entre 70 a 85% Ótimo solvente de substâncias facilitando o metabolismo celular Não permite que a temperatura corporal varie muito (Homeotermia) Os mais importantes íons das células são: magnésio, fosfato, sulfato, bicarbonato e pequenas quantidades de sódio, cloreto e cálcio Estão dissolvidos na água e fornecem os compostos químicos inorgânicos para as reações celulares Participam de mecanismos celulares de controle como a transmissão do impulso nervoso * * Quanto maior a intensidade, maior a utilização de CHO Exercícios que ultrapassam o VO2máx aumentam a utilização de glicogênio muscular, diminuindo a utilização de glicose sanguínea Quanto maior a duração, menor a utilização de CHO e maior a de ácidos graxos livres O treinamento de resistência aumenta a utilização aeróbica dos CHO, a oxidação de gorduras e diminui a estimulação da glicólise durante o exercício Há também diminuição na produção de lactato sanguíneo por aumento da capacidade oxidativa dos músculos O treinamento de resistência aumenta a utilização aeróbica dos CHO, a oxidação de gorduras e diminui a estimulação da glicólise durante o exercício Há também diminuição na produção de lactato sanguíneo por aumento da capacidade oxidativa dos músculos Dieta rica em CHO aumenta a oxidação de CHO e a utilização de glicogênio durante o exercício Aumenta o tempo para exaustão O calor aumenta a utilização de glicogênio muscular Envelhecimento = tolerância diminuída a glicose A mulher tem maior oxidação de gorduras * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Por não dependerem de oxigênio a CP e a glicólise predominam no início das atividades fisicas, na fase de déficit de oxigênio. * * * * * * * * * * * * 3) Fosforilação oxidativa (Metabolismo aeróbico) : na presença de 02 o ácido pirúvico penetra na mitocôndria do músculo e é' convertido em acetil-CoA (uma forma de ácido acético), sendo desintegrado e oxidado no ciclo de Krebs e na cadeia respiratória, liberando energia para ressíntese de 36 ATP por mol de glicose e produzindo C02 e H20 como produtos finais. Também chamado de metabolismo oxidativo e está relacionado à resistência aeróbica. O metabolismo aeróbico utiliza como combustível carboidratos, lipídios, proteínas e ácido lático. O metabolismo aeróbico utiliza como combustível carboidratos, lipídios, proteínas e ácido lático. Gorduras são responsáveis bela liberação da maior quantidade de energia em repouso e nos exercícios de longa duração, onde o metabolismo predominante é o aeróbico. Quando ocorre hidrólise dos triglicérides, glicerol e ácidos graxos são liberados. Esses ácidos gràxos são transformados em acetil-CoA e penetram nàs mitocôndrias. A partir daí, este acetil-CoA entra no Ciclo de Krebs, combinandose com o ácido oxalacético, que depende do ácido pirúvico para se formar (lembre-se que ácido pirúvico é proveniente da quebra da glicose); caso contrario esse acetil-coA é convertido em corpos cetônicos. O ácido lático proveniente do metabolismo anaeróbico inibe a lipólise, de modo que os carboidratos são os substratos energéticos predominantes no inicio das atividades fisicas e nos exercícios de alta intensidade. As proteínas têm menor importância como substratos energéticos, a não ser quando ocorre esgotamento dos estoques de carboidratos. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
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