Bioenergética: Estudo da Transformação de Energia nos Seres Vivos

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““BIOENERGÉTICA”BIOENERGÉTICA”
Prof. Renato BarrosoProf. Renato Barroso
renato.barrosorenato.barroso@@terra.com.brterra.com.br
O que é Bioenergética O que é Bioenergética ??
““Ramo da biologia próximo da bioquímica que Ramo da biologia próximo da bioquímica que 
estuda as estuda as transformaçõestransformações de energia pelos de energia pelos 
seres vivos.” seres vivos.” 
(dicionário Houaiss)(dicionário Houaiss)
“Parte da fisiologia que estuda as “Parte da fisiologia que estuda as 
transformaçõestransformações de energia nos seres vivos” de energia nos seres vivos” 
(dicionário Universal)(dicionário Universal)
O O queque é Bioenergética é Bioenergética ??
““Ramo da biologia próximo da bioquímica que Ramo da biologia próximo da bioquímica que 
estuda as estuda as transformaçõestransformações de energia pelos de energia pelos 
seres vivos.” seres vivos.” 
(dicionário Houaiss)(dicionário Houaiss)
“Parte da fisiologia que estuda as “Parte da fisiologia que estuda as 
transformaçõestransformações de energia nos seres vivos” de energia nos seres vivos” 
(dicionário Universal)(dicionário Universal)
“Estudo dos processos envolvidos na “Estudo dos processos envolvidos na 
transformaçãotransformação e e utilizaçãoutilização de energia pelos de energia pelos 
seres vivos”seres vivos”
ENERGIAENERGIA
““Capacidade que um corpo, uma substância ou um Capacidade que um corpo, uma substância ou um 
sistema físico tem de realizar trabalho”.sistema físico tem de realizar trabalho”.
(dicionário HOUAISS)(dicionário HOUAISS)
“Propriedade de um sistema que lhe permite “Propriedade de um sistema que lhe permite 
realizar trabalho”.realizar trabalho”.
(dicionário AURÉLIO)(dicionário AURÉLIO)
ENERGIAENERGIA
““Capacidade que um corpo, uma substância ou um Capacidade que um corpo, uma substância ou um 
sistema físico tem de realizar trabalho”. sistema físico tem de realizar trabalho”. 
(dicionário HOUAISS)(dicionário HOUAISS)
“Propriedade de um sistema que lhe permite realizar “Propriedade de um sistema que lhe permite realizar 
trabalho”.trabalho”.
(dicionário AURÉLIO) (dicionário AURÉLIO) 
“Capacidade do organismo para realizar “Capacidade do organismo para realizar trabalho trabalho 
biológicobiológico.”.”
Trabalho BiológicoTrabalho Biológico
A Energia na Natureza A Energia na Natureza Princípio da Conservação de Princípio da Conservação de 
EnergiaEnergia
1ª Lei da Termodinâmica:1ª Lei da Termodinâmica:
......a energia não se cria nem se destra energia não se cria nem se destróói si sóó se se 
transforma de uma forma transforma de uma forma àà outraoutra. . 
Ciclo Energético BiológicoCiclo Energético Biológico
SolSol
(energia luminosa)(energia luminosa)
PlantasPlantas
(energia qu(energia quíímica)mica)
Animais e HumanosAnimais e Humanos (trabalho biol(trabalho biolóógico)gico)
A Energia nos alimentosA Energia nos alimentos
•• CarboidratoCarboidrato
•• Gorduras Gorduras 
•• Proteínas Proteínas 
4kcal4kcal
9kcal9kcal
Quantificação da Energia nos Quantificação da Energia nos 
Sistemas BiológicosSistemas Biológicos
„„ É medida em quilocalorias É medida em quilocalorias 
(kcal).(kcal).
„„ 1 Caloria = quantidade de 1 Caloria = quantidade de 
energia térmica necessária energia térmica necessária 
para elevar 1 g de água em 1º para elevar 1 g de água em 1º 
C, numa temperatura de 15 C, numa temperatura de 15 
ºC.ºC.
„„ 1 Kcal = quantidade de 1 Kcal = quantidade de 
energia térmica necessária energia térmica necessária 
para elevar 1 kg de água em para elevar 1 kg de água em 
1º C, numa temperatura de 15 1º C, numa temperatura de 15 
ºC.ºC.
ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)
HIDRÓLISE DO ATPHIDRÓLISE DO ATP
ATP + HATP + H220 ADP + Pi +0 ADP + Pi +
ATPase
Energia útil 
(7 a 12 kcal/mol)
A energia liberada na quebra de ATP é utilizada para 
realizar diferentes formas de trabalho biológico, 
dentre elas a contração muscular.
Restauração do ATP
Formação de ATPFormação de ATP
...ocorre através de um processo conhecido ...ocorre através de um processo conhecido 
como como fosforilaçãofosforilação, onde:, onde:
ADP + Pi + ATPADP + Pi + ATPenergia
Quantidade de ATP no Organismo é muito Quantidade de ATP no Organismo é muito 
pequenapequena
„„ geraria energia para apenas 3 ou 4 segundos geraria energia para apenas 3 ou 4 segundos 
de atividade caso não fosse restauradade atividade caso não fosse restaurada
„„ molécula muito pesadamolécula muito pesada
Por isso precisa ser restaurada continuamentePor isso precisa ser restaurada continuamente
Vias Energéticas para Restaurar o ATPVias Energéticas para Restaurar o ATP
1.1. Sistemas Anaeróbios: Sistemas Anaeróbios: 
zz ATPATP--CP ou CP ou AláticoAlático ou dos Fosfagênios ou dos Fosfagênios 
zz Glicolítico ou LáticoGlicolítico ou Lático
2.2. Sistema Aeróbio ou Sistema Sistema Aeróbio ou Sistema OxidativoOxidativo
REAÇÕES ACOPLADASREAÇÕES ACOPLADAS
A restauração do ATP ocorre através de A restauração do ATP ocorre através de 
processos conhecidos como reações processos conhecidos como reações 
acopladas.acopladas.
SISTEMA ATPSISTEMA ATP--CPCP
(Sistema dos Fosfagênios)(Sistema dos Fosfagênios)
““Energia Imediata”Energia Imediata”
CREATINA FOSFATO (CP)CREATINA FOSFATO (CP)
Assim como o ATP a molécula de 
CP está presente na célula muscular. 
Liberação de Energia de CPLiberação de Energia de CP
Energia
útil
A enzima CK catalisa a reação em que a CP é 
rompida para liberar energia. A energia liberada é utilizada 
para restaurar ATP.
Ressíntese de ATP através de Ressíntese de ATP através de 
CPCP
Energia
útil
Disponibilidade de Energia Através do Disponibilidade de Energia Através do 
Sistema dos Fosfagênios Sistema dos Fosfagênios (ATP(ATP--PC)PC)
∗ admitindo-se 30Kg de músculo em homem de 70Kg
∗ ∗ admitindo-se 10 Kcal por mol de ATP
1. Concentração muscular
• mM/Kg de músculo 4-6 15-17 19-23
• mM de massa muscular total ∗ 120-180 450-510 570-690
2. Energia útil ∗ ∗
• Kcal/ Kg de músculo 0,04-0,06 0,15-0,17 0,19-0,23
• Kcal/ Kg de massa muscular total 1,2-1,8 4,5-5,1 5,7-6,9
ATP PC Fosfagênio
total
Sistema ATPSistema ATP--CP & ExercícioCP & Exercício
Esforços de alta intensidade, alta velocidade ou Esforços de alta intensidade, alta velocidade ou 
muita força:muita força:
•• piques curtos: 50, 100 metros;piques curtos: 50, 100 metros;
•• 5 ou 6 saltos cont5 ou 6 saltos contíínuos;nuos;
•• exercexercíício com peso para 3 ou 4 cio com peso para 3 ou 4 RMsRMs, etc., etc.
Dinâmica do Sistema ATP-CP no Esforço
Note que, enquanto 
há CP disponível, o nível 
de ATP não diminui. Após 
a depleção de CP o nível 
de ATP começa a diminuir.
Recuperação do sistema ATPRecuperação do sistema ATP--PCPC
„„ Depende do nDepende do níível de treinamento do vel de treinamento do 
sujeito:sujeito:
•• em 30 segundos, 50% restaurado; em 30 segundos, 50% restaurado; 
•• aos 3 minutos, 95% aproximadamente.aos 3 minutos, 95% aproximadamente.
SISTEMASISTEMA GLICOLÍTICOGLICOLÍTICO
Energia a Curto PrazoEnergia a Curto Prazo
(desintegração parcial dos CHO)(desintegração parcial dos CHO)
O Sistema Glicolítico O Sistema Glicolítico 
utiliza a energia utiliza a energia 
proveniente da proveniente da 
desintegração da desintegração da 
molécula de glicose molécula de glicose 
(glicólise). Esse (glicólise). Esse 
processo exige que processo exige que 
ocorram em torno de ocorram em torno de 
12 reações químicas 12 reações químicas 
para se obter energia para se obter energia 
para restaurar ATP.pararestaurar ATP.
SISTEMA GLICOLÍTICOSISTEMA GLICOLÍTICO
(Sistema do ácido(Sistema do ácido--lático)lático)
GLICÓLISE ANAERÓBIAGLICÓLISE ANAERÓBIA
Ácido Lático
ADP + Pi
2 ou 3 ATP
Glicogênio
Glicose
Ácido Pirúvico
Sem O2
H+
GLICÓLISE ANAERÓBIAGLICÓLISE ANAERÓBIA
1 mol 1 mol (180g)(180g) CHO 1 mol Ác. Lático + 3 ATPCHO 1 mol Ác. Lático + 3 ATP
6060--70g de Ác. Lático 170g de Ác. Lático 1--1,2 ATP 1,2 ATP 
Capacidade do Sistema Capacidade do Sistema 
GlicolíticoGlicolítico
Tolerância máx do ácido lático (gramas) 2,0-2,3 60-70
Formação de ATP (milimoles) 33-38 1.000-1.200
Energia útil (kilocalorias) 0,33-0,38 10,0-12,0
Por kg de músculo massa muscular total 
Sistema Glicolítico e ExercícioSistema Glicolítico e Exercício
Esforços de alta intensidade, alta Esforços de alta intensidade, alta 
velocidade, ou que exijam muita força por velocidade, ou que exijam muita força por 
um período maior que 10 ou 15 segundos: um período maior que 10 ou 15 segundos: 
(potencia máxima entre 1 e 3 minutos)(potencia máxima entre 1 e 3 minutos)
„„ corridas de 200, 400, 800 metros;corridas de 200, 400, 800 metros;
„„ natação 100 m;natação 100 m;
„„ 15 saltos contínuos;15 saltos contínuos;
„„ exercício com peso para 6 a 15 exercício com peso para 6 a 15 RMsRMs, etc., etc.
Continuum EnergéticoContinuum Energético
Reserva de ATP
Sistema ATP - CP
Sistema Glicolítico
Sistema Aeróbio
SISTEMA AERÓBIOSISTEMA AERÓBIO
99 Glicólise Aeróbia Glicólise Aeróbia (término da desintegração dos (término da desintegração dos 
CHO)CHO)
99 Ciclo de Krebs Ciclo de Krebs 
99 Sistema de Transporte de elétronsSistema de Transporte de elétrons..
desintegração 
das gorduras e aminoácidos
GLICÓLISE AERÓBIAGLICÓLISE AERÓBIA
Acetil coenzima A
ADP + Pi
2 ou 3 ATP
Glicogênio
Glicose
Ácido Pirúvico
Com O2
H+
Perceba que o processo de 
glicólise é o mesmo, quer 
haja O2 ou não. A presença 
de O2 determina somente o 
destino do ácido pirúvico.
MitocôndriasMitocôndrias CONTINUAÇÃO da DESINTEGRAÇÃO da GLICOSECONTINUAÇÃO da DESINTEGRAÇÃO da GLICOSE
Velocidade da GlicóliseVelocidade da Glicólise GlicoliseGlicolise RápidaRápida
CHO Ácido CHO Ácido PirúvicoPirúvico + H+ H++ + ATP+ ATP
Ácido LáticoÁcido Lático
MitocôndriaMitocôndria
Glicólise IntermediáriaGlicólise Intermediária
CHO Ácido CHO Ácido PirúvicoPirúvico + H+ H++ + ATP+ ATP
Ácido LáticoÁcido Lático
MitocôndriaMitocôndria
Glicólise LentaGlicólise Lenta
CHO Ácido CHO Ácido PirúvicoPirúvico + H+ H++ + ATP+ ATP
Ácido LáticoÁcido Lático
MitocôndriaMitocôndria
Outros Substratos MetabólicosOutros Substratos Metabólicos
99 Oxidação das GordurasOxidação das Gorduras
Outros Substratos Outros Substratos 
MetabólicosMetabólicos
Oxidação das GordurasOxidação das Gorduras
No No sarcoplasmasarcoplasma: : 
•• TriglicerídeosTriglicerídeos + 3 H+ 3 H22O Glicerol + ac. graxos livres (AGL) O Glicerol + ac. graxos livres (AGL) 
(lipólise(lipólise))
Nos Nos adipócitosadipócitos: : 
•• AGLsAGLs ( transportado na corrente pela Albumina)( transportado na corrente pela Albumina)
lipase
Outros Substratos MetabólicosOutros Substratos Metabólicos
99 Catabolismo do Glicerol= 19 ATPCatabolismo do Glicerol= 19 ATP
99 Catabolismo do AGL nas mitocôndrias Catabolismo do AGL nas mitocôndrias ((ββ--oxidaoxidaçção)ão)
= 146 ATP 438 ATP= 146 ATP 438 ATP
99 Total= 457 ATP/ molTotal= 457 ATP/ mol
Outros Substratos MetabólicosOutros Substratos Metabólicos
Oxidação das ProteínasOxidação das Proteínas
99 DESANIMAÇÂO = Aminoácidos DESANIMAÇÂO = Aminoácidos leusinaleusina, , isoleucinaisoleucina e valinae valina
99 Esqueletos de C Ciclo de Esqueletos de C Ciclo de KrebsKrebs
Capacidade Oxidativa MuscularCapacidade Oxidativa Muscular
99 Atividade enzimáticaAtividade enzimática
•• Succinato desidrogenase Succinato desidrogenase 
(SDH)(SDH)
•• Citrato Síntase (CS)Citrato Síntase (CS)
99 Composição do músculoComposição do músculo
•• Predominância de fibras Predominância de fibras 
tipo Itipo I
99 Suprimento de OSuprimento de O22
Continuum EnergéticoContinuum Energético
Continuum energéticoContinuum energético
Efeitos do Treinamento nas Efeitos do Treinamento nas 
Reservas EnergéticasReservas Energéticas
•• ATPATP--CPCP
•• GLICOLÍTICOGLICOLÍTICO
•• AERÓBIOAERÓBIO
Contribuição Parcial de Cada SistemaContribuição Parcial de Cada Sistema