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Bioenergética

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BIOENERGÉTICA
Introdução a transferência de energia
Fabiana C. Vieira - 2018
Substâncias Químicas
Compõem mais de 95% do corpo humano:
		oxigênio – 65%
		carbono – 18%
		hidrogênio – 10%
		nitrogênio – 3%
Outros elementos em menor quantidade:
		sódio ferro potássio zinco cálcio
Elemento + Elemento + Elemento = Moléculas
Moléculas ou compostos;
Compostos com CARBONO – comp. ORGÂNICO
Composto sem CARBONO- comp. INORGÂNICO
	H2O e sais minerais – composto inorgânico
	Carboidratos
	Gordura
	Proteínas
Composto orgânico
ESTRUTURA CELULAR
O conhecimento da bioenergética está relacionado com a estrutura e função das células
Unidade morfofuncional básica 
Altamente organizada
Capacidade de síntese de compostos -> FUNÇÃO NORMAL
CÉLULA
Membrana Celular
Núcleo 
Citoplasma
Membrana Celular ou plasmática
Barreira Semipermeável
Funções:
Revestimento
Proteção
Permeabilidade seletiva
Núcleo
Corpo arredondado
Localização: interior da célula
Componentes genéticos (Ácido desoxirribonucléioco – DNA)
DNA: regular a síntese protéica e controlar a atividade celular
Funções:
Regular as reações químicas dentro da célula
Armazenar informações genéticas
Citoplasma
Porção líquida entre o núcleo e a membrana celular
Várias organelas
Função celular específica
Organelas
Citoesqueleto
Forma a célula
Transporte de substâncias
Ribossomos (RNA)
Produção de proteínas
Retículo endoplasmático rugoso (RER)
Função de síntese de proteína
Organelas
Retículo endoplasmático liso (REL)
Síntese de lipídios (fosfolipídios, óleos, esteróides – hormônios sexuais)
Complexo de golgi
Sáculos achatados e vesículas
Secreção celular
Lisossomos
Bolsas membranosas (enzimas)
Digestão intracelular – grande quantidade autodigestão
Organelas
Mitocôndrias
Material genético próprio
Produção de energia (ATP) – nutrientes -> energia
Peroxissomos
Bolsas membranosas (enzimas digestivas – gorduras e aminoácidos) - catalase
Centríolos
Atuação no processo de divisão celular
Organização do citoesqueleto
Movimentação de flagelos e cílios
Organelas
REAÇÕES QUÍMICAS CELULARES
ENERGIA
?
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ENERGIA BIOLÓGICA
BIOENERGÉTICA
Sol (reação da fotossíntese)
Definir bioenergética
15
Bioenergética
“Fluxo e à permuta de energia dentro de um sistema vivo.”
“ Quando as células são capazes de converter nutrientes alimentares em energia biologicamente utilizável”
Baixo desempenho físico
Leis da termodinâmica
1° Lei ou Lei da conservação da energia
Energia não pode ser criada nem destruída, mas transforma-se de uma forma para outra ser depletada. 
O corpo não consome nem utiliza energia, ela é transformada de um estado para outro de forma contínua
Energia química
(reações)
Energia mecânica
Calor
Metabolismo
Reação Anabólica
Reação Catabólica
Síntese, formação ou consumo de moléculas
Degradação ou quebra de moléculas
Anabolismo
Fotossíntese
Catabolismo
Respiração Celular
Anabolismo
Catabolismo 
Transferência de energia
Liberação de energia das reações químicas
Ligações de alta energia: elevadas energia potencial
Reações endergônicas
Reações exergônicas
Reação endergônica
Armazenam ou absorvem energia
Processo ascendentes – aumento da energia livre
Energia adicionada ao REAGENTE antes da reação
Produtos tem mais energia que os reagentes originais
Reação exergônica
Liberam energia como resultado final
Processo descendentes – declínio de energia
Menos energia no produto que no reagente
Reações ENDERGÔNICAS (Fotossíntese)
	processos físicos ou químicos que ARMAZENAM ou ABSORVEM energia
		H2O H2 + O (+ 68Kcal/mol)
Reações EXERGÔNICAS (Respiração celular)
	processos físicos ou químicos que LIBERAM energia
		 H2 + O H2O ( - 68Kcal/mol)
Lei da Termodinâmica
2° Lei da termodinâmica
A energia potencial degrada-se para energia cinética do movimento com menor capacidade de realizar trabalho.
Toda energia potencial em um sistema é degradada para a forma não utilizável de energia cinética ou térmica.
Ex: Bateria: dissipação de energia mesmo desligada
 alimentos : reservatórios de energia porém dissipam com a decomposição 
Formas de energia
Tipos de energia
Química
Mecânica
Térmica
Luminosa
Elétrica
Nuclear
Conversão de energia 
nas células vivas
Liberação de CO2 + H2O + ATP
Trabalho biológico
Trabalho mecânico
Trabalho químico
Trabalho transporte
Reações Acopladas
Reações ligadas com a liberação de energia livre de uma reação, utilizada para desencadear uma segunda
As reações que liberam energia estão “acopladas” às reações que exigem energia. Ex: reação de óxido-redução.
Liberação
Desencadeia
Reações de óxido-redução ou redox
OXIDAÇÃO
REDUÇÃO
Remoção de elétron de um átomo ou molécula
Adição de elétron a um átomo ou molécula
Reação Acoplada
 A molécula só pode ser oxidada quando ela doa elétrons a outro átomo ou molécula
Agente redutor
Agente oxidante
 Oxidação O2 
Oxidação: tendência do O2 a aceitar elétrons, atua como agente oxidante -> propriedade do oxigênio utilizada pela célula para produzir energia.
O2: participação da reação
Transferência de hidrogênio (elétrons)
Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD)
Devivado da vitamina niacina B3
Flavina adenina dinucleotídeo (FAD)
Derivada da vitamina riboflavina B2
Agente oxidante
Agente redutor
ENZIMAS
Características e função das enzimas
Papel importante na regulação das vias metabólicas
Não regula a reação e sim sua velocidade
Não alteram a natureza da reação, nem seu produto final
São conhecidas por CATALISADORAS, ou seja, aceleram a VELOCIDADE das reações químicas celulares (anterógrada e reversa)
Reações químicas só acontecem quando os reagentes possuem energia para prosseguir.
ENERGIA DE ATIVAÇÃO
Energia necessária para iniciar ligações químicas
Nas reações as enzimas reduzem a ENERGIA DE ATIVAÇÃO sem alterar as constantes de equilíbrio e energia total.
PRODUTO FINAL: aumento de velocidade
Características estruturais
Grande moléculas protéicas
Saliências e sulcos característicos (Sítio Ativo)
Liberação de uma enzima específica com uma molécula reagente particular (Substrato)
Não são alteradas pelas reações
Turnover (renovação) – lenta, reutilizáveis continuamente
Reações seguras
↑ da velocidade em torno de 108 a 10¹¹ 
são econômicas -> reduzem a energia de ativação
Não são tóxicas
Nomemclatura: ASE Ex: CINASE (fosfato), DESIDROGENASE (remover hidrogênio)
MODELO CHAVE-FECHADURA
Alto grau de especificidade
Fatores que alteram a atividade enzimática
Temperatura -> T° ideal -> ativas Ex: exercício + T° + produção de energia
T° < 35°C e > 40°C -> deletérias -> diminuindo a atividade enzimática
pH (medida de acidez) -> pH ideal -> ativas EX: exercício intenso -> pH baixo -> diminuição de atividade enzimática.
pH < 7, 35 -> aumento do ácido lático -> diminuição de energia
COENZIMAS
Algumas enzimas que permanecem totalmente adormecidas, a não ser que seja ativada por outras – COENZIMA
São substância orgânicas não proteícas que facilitam ação enzimática
Papel de unir o substrato a enzima específica
Após sua ação elas se regeneram e ajudam em outras reações
Exemplo: Vitaminas
“ Vitaminas aumentam a sua energia?”
ERRADO
Permite que as reações prossigam, mas não tem energia química para a realização do trabalho biológico
Características dos substratos utilizados como fonte de energia durante o exercício
Fontes de energia
Energia liberada na quebra das reações químicas
Alimentos são compostos por: carbono, hidrogênio e nitrogênio
Ligações fracas -> pouco energia
Alimentos não são utilizados de forma direta de energia
Energia dos alimentos são liberadas para o interior da célula e armazenada na forma de composto altamente energético
Dos alimentos a energia é liberada em forma de carboidratos e gorduras, asproteínas vão ter função de enzimas (fornece pouca energia para o metabolismo)
CARBOIDRATOS
Composição: CARBONO , HIDROGÊNIO E OXIGÊNIO
Fórmula Geral (CH2O)n -> n= 3 a 7 átomos de carbono e o hidrogêio e oxigênio ligados por apenas uma ligação
Principal fonte: plantas (energia solar) e animal (lactose e parte do glicogênio animal)
CARBOIDRATOS
Classificação:
Monossacarídeos
Oligossacarídeos (Dissacarídeos) 
Polissacarídeos 
CARBOIDRATOS
Monossacarídeos
Unidade básica dos carboidratos
Glicose, frutose e galactose
Glicose(dextrose ou açúcar do sangue): formado naturalmente no alimento ou no corpo. C6H12O6 
Frutose e galactose: açúcar simples, ligação de C-H-O diferente – características diferentes
Frutose (açúcar das frutas ou levulose), mais doce. Ex: frutas e mel. Transformada em glicose pelo fíagado
Galactose – não existe livremente na natureza. Combinação com a glicose forma a leite.
CARBOIDRATOS
Oligossacarídeos
União de 2 a 10 monossacarídeos
Principal é o Dissacarídeo ou açúcar duplo e simples = 2 moléculas de monossacarídeos
Comercialmente são: açúcar mascavo, melado, xarope de fruta, melaço, malte de cervada, açúcar invertido, mel.
CARBOIDRATOS
Oligossacarídeos
SACAROSE
LACTOSE
MALTOSE
GLICOSE + FRUTOSE – mais comum. Ex: beterraba, cana de açúcar, açúcar mascavo
GLICOSE + GALACTOSE – não é encontrado nas plantas. Ex: leite
GLICOSE + GLICOSE – Ex: cerveja, sementes, açúcar do malte
CARBOIDRATOS
Polissacarídeos
União de 3 a milhares de moléculas de açúcar
Formados por desidratação
Vegetais: amido e fibras – celulose (plantas) Ex: folhas, caules, raízes, sementes e cascas das frutas, milho, cereais, massas
Animal: glicogênio – armazenado dentro do músculo e do fígado dos mamíferos
Tipos de Carboidratos
Componentes
Fontes Alimentares
Monossacarídeos
Glicose
Açúcar
Frutose
Frutas, mel
Galactose
Leite
Dissacarídeos
Sacarose
Beterraba, cana de açúcar, açúcar mascavo, mel,etc.
Lactose
Leite
Maltose
Derivados do malte e cereais.
Polissacarídeos
Amido
Sementes,milho, grãos, cereais, feijão, batatas, ervilha, raízes
Celulose
Plantas (folhas, caules, raízes, sementese cascas das frutas).
Glicogênio
Tecido animal.
Papel dos carboidratos
Fonte de energia
Catabolismo da glicose e do glicogênio muscular aciona os elementos contráteis do músculo
Carboidrato em excesso pode ser transformado em glicogênio muscular e hepático
Armazenamento máximo são transformados em gorduras
Papel dos carboidratos
Preservação das proteínas
Consumo de proteína na falta de glicogênio -> Redução de massa muscular e sobrecarga renal
Ativador metabólico/previne cetose
Funciona como substrato ativador para a oxidação das gorduras.
A falta de glicogênio causa a mobilização das gorduras e decomposição incompleta -> acúmulo de corpos cetônicos -> acidose corporal (diabético, dieta inadequada, exercícios prolongados)
Papel dos carboidratos
Combustível para o SNC
Fonte de combustível quase que exclusiva
Única fonte de energia para as hemácias
Hipoglicemia : glicose < 45mg. Fraqueza, fome,, confusão mental e vertigem. Casos graves coma.
Carboidratos no exercício
Intensidade alta
Primeira fonte de energia (glicogênio e glicose)
1h de exercício -> diminuição de 55% do glicogênio hepático
40 min. -> captação de glicose aumenta em 7 a 20 vezes
Intensidade moderada
Energia fornecida pelo glicogênio no início do exercicio
20 min quem fornece energia é o glicogênio hepático e muscular – 40 a 50%
Após os carboidratos é catabolizado as gorduras e pequena parte de proteína
Após 90 min. Pode haver hipoglicemia
LÍPIDIOS
Mesmo elementos de um carboidrato -> diferente na ligação e no número de átomos.
São encontradas nas plantas e animais
Insolúveis em água
Solúveis nos solventes orgânicos não polares: acetona, éter, clorofórmio e benzeno
Classificação:
Lipídios simples
Lípídios compostos
Lipídios derivados
LÍPIDIOS SIMPLES
“ Gorduras neutra” – não possuem grupos carregados eletricamente
Mais conhecido: Triacilgliceróis ou triglicerídeos
Não possui afinidade pela água
Principal forma de armazenamento da gordura nas células adiposas
Constituição: GLICERAL (não é lipídio)+ ÁCIDOS GRAXOS
Triglicerídios 
LÍPIDIOS SIMPLES
Ácidos Graxos
Saturados
Insaturados 
Alimentos é uma mistura dos ácidos graxos
ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS
Ligações simples entre os carbonos
Saturado porque se fixa a quase todos os hidrogênios
Ocorre principalmente nos produtos animais
Carne bovina (52%), carneiro, porco, galinha
Ocorre também: gema de ovo, gorduras lácteas do leite, manteiga (62%) e do queijo
Ocorre nos produtos vegetais
Óleo de coco, folhas da palmeira, manteigas vegetais, margarina hidrogenada
ÁCIDOS GRAXOS INSATURADOS
“ Insaturados” em relação ao hidrogênio
Classificação: 
Monoinsaturados: ligação única da cadeira de carbono
Ex: óleo de canola, azeite de oliva (77%), óleo de amendoim, amêndoas, abacate
Poliinsaturados: duas ou mais ligações duplas na cadeira de carbono.
Ex: óleo de açafrão, girassol, soja, milho
Encontra-se nos óleos vegetais e animais
LÍPIDIOS COMPOSTOS
10% gordura corporal
Composto por triacilgliceróis + substâncias químicas
Formados por:
 fosfolipídios
Glicolipídios
lipoproteínas
LIPÍDIOS COMPOSTOS
Fosfolipídios
Ácido graxo + fósforo + nitrogênio
Sintetizado pelo fígado
Funções: 
Modula o movimento dos líquidos através das membranas celulares
Mantem a integridade estrutural da célula
Papel importante na coagulação
Integridade estrutural à bainha de mielina -> isolante que circunda as fibras nervosas
LIPÍDIOS COMPOSTOS
Glicolipídios
Ácido graxos + carboidratos + nitrogênio
Lipoproteínas 
Hidrosolúveis formada no fígado
Principal meio de transporte de lípídios para o sangue
HDL – alta densidade -> 50% proteína, 20% lipídios total, 20% colesterol
LDL - baixa densidade – 60 a 80% do colesterol total -> afinidade pela parede arterial
LIPÍDIOS DERIVADOS
Gorduras simples e compostas
Mais conhecido COLESTEROL (tecido animal)
COLESTEROL: 
Não contém ácidos graxos
Encontrado externamente na membrana plasmática de todas as células
Origina-se através da dieta (colesterol exógeno) ou síntese celular (endógeno)
70% do colesterol corporal sintetizado pelo fígado, paredes das artérias e intestino
Aumenta com dieta rica em ácidos graxos saturados
Função do colesterol:
Construção das membranas plasmáticas
Precursora na síntese da vitamina D
Precursora na síntese dos hormônios das glândulas suprarenais
Precursora na síntese dos hormônios sexuais (estrogênio, andrôgenos e progesterona)
Papel na formação das secreções biliares
Formação dos tecidos, órgãos e estruturas corporais durante o desenvolvimento fetal
Fontes:
Gema de ovo, carnes vermelhas, carnes de vísceras, crustáceos (camarão), produtos lácteos (sorvete, queijo cremoso, manteiga, leite integral)
Alimentos de origem vegetal não contêm colesterol
Função da gorduras
Reserva corporal de energia
Proteção dos órgãos vitais
Isolamento térmico nos ambientes frios
Preservação das proteínas
Carreadoras das vitaminas (A, D, E e K)
Depressor da fome
Gorduras durante o exercício
30 a 80% da energia para atividade física (estado nutricional, aptidão, intensidade e duração do exercício)
↑ fluxo sanguíneo no tecido adiposo durante o exercício -> acelera a liberação de AGL -> entregues ao músculo.
Estimula a glicogênio muscular -> ↑ intensidade do exercício, NÃO há aumento do AGL (queda nos níveis plasmáticos)
Gorduras durante o exercício
IMPORTANTE: dieta rica em gorduras induz adaptações enzimáticas -> aceleram a oxidação das gorduras durante o exercícios submáximo.
 
Não traduz o melhor desempenho nos exercícios.
Gorduras durante o exercício
Exercício leve a moderado
Energia dos ácidos graxos liberados dos triacilgliceróis
Início queda de AGL devido a captação de energia pelos músculos ativos -> segue a maior liberação de AGL devido:
Estimulação hormonal pelo sistema nervoso simpático
Redução nosníveis plasmáticos de insulina
Exercício moderados
Proporções iguais de gorduras e carboidratos suprem a energia
Exercício com mais de 1h – catabolismo das gorduras supre gradualmente um maior percentual de energia -> coincide com a depleção de glicogênio.
CARBOIDRATO COMO GATILHO -> ENERGIA DURANTE O EXERCÍCIO
Exercício prolongado
80% da energia total necessária
↑ catabolismo da gordura -> ↓ açúcar sanguíneo e reduções de insulina -> ↑ ↑ na produção de glucagon -> reduz o catabolismo da glicose e tem efeito inibidor sobre a quebra dos ácidos graxos longos e estimula liberação de Agl -> ENERGIA
PROTEÍNAS
Compostos: carbono, oxigênio e hidrogênio
16% de nitrogênio + enxofre + fósforo + cobalto + ferro
+ de 50 aminoácidos = PROTEÍNA
Formação: Radical AMINO (NH2) + ÁCIDO ORGÂNICO (COOH) e cadeia lateral (grupo R)
PROTEÍNAS
Tipos de proteínas
Aminoácidos essenciais (8) – indispensáveis – encontrados na alimentação
Leucina, isoleucina, lisina, fenilalanina, treonina, triptofano, valina, metionina
Aminoácidos não essenciais (9) – produzido pelo corpo
Alanina, ácido aspártico, ácido glutâmico, cisteína, glicina, glutamina, hidroxiprolina, prolina, serina e tirosina. 
Proteínas completas (superior em qualidade): aminoácidos essenciais na quantidade e relação corretas
Proteínas incompletas: não possuem um ou mais aminoácidos essenciais
Função das proteínas
É encontrado no plasma, tecido visceral e músculo. Não há reservatório
Síntese de tecidos: Contribuição para a estrutura tecidual. 12 a 15% da massa corporal
Ativam as vitaminas -> regulação metabólica e fisiológica
Anabolismo tecidual
Formação das membranas celulares
Aceleram as reações químicas
Regulam o catabolismo de nutrientes
Coagulação sanguínea (trombina, fibrina, fibrinogênio)
Regulação ácido – base dos líquidos corporais
Contração muscular (actina e miosina)
Proteínas e exercício
A obtenção de energia alcança seu nível mais alto durante o exercício com a depleção de glicogênio.
IMPORTANTE: Os carboidratos tem papel essencial na preservação das proteínas ou seja disponibilidade de carboidratos afeta a demanda de reserva de proteínas no exercício. 
VITAMINAS
Substâncias orgânicas
Necessidade mínimas do organismo
Nutrientes acessórios -> não fornecem energia e não contribuem para a massa corporal
Corpo não produz as vitaminas, exceção da vit. D. 
Fornecimento atrás da dieta e suplementação
VITAMINAS
Tipo de vitaminas
Lipossolúveis -> A, D, E, K
Dissolve e permanece nos tecidos adiposos -> elimina a necessidade de ingeri-las diariamente
Fígado armazena vit. A, D e K e vit. E distribui-se pelos tecidos adiposo do corpo
Fonte de vitaminas: lipídios dietéticos
Dieta “isenta de gordura” pode acelerar a insuficiência da vitamina lipossolúvel
Não deve ser consumido em excesso.
Excesso de vit A 
Gravidez -> risco aumentado de defeitos de nascença in utero
Crianças –> proeminência das fontanelas, visão dupla, vômitos, sonolência
Adultos -> náuseas, cefaléia, sonolência, visão embolada, queda de cabelos, diarréia, perda de cálcio.
Excesso de vit D -> lesão renal
VITAMINAS
Tipo de vitaminas
Hidrossolúveis -> C, complexo B (B1 – tiamina, B2- riboflavina, B3 - niacina, B5 - ácido pantolênico, B6 – piridoxina, B12 - cobalamina, biotina, ácido fólico)
Atua como coenzimas
Constituição: carbono, hidrogênio, oxigênio, hidrogênio, metais (ferro, milibdênio, cobre, enxofre e cobalto)
Dispersam nos líquidos corporais e não são armazenados
Excesso vit hidrossolúveis -> eliminado na urina
Papel importante no metabolismo energético
Papel da vitaminas
Controlam a síntese tecidual
Protegem a integridade da membrana plasmática
Vitaminas e exercício
Coenzimas
Vitaminas e exercício
Suplementos vitamínicos revertem os sintomas quando existe deficiência
Suplementos não aprimoram o desempenho nos exercícios
Funcionam como coenzimas durante o catabolismo do carboidrato.

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