ANABOLISMO ANAEROBICO E AEROBICO

Prévia do material em texto

Aula 02 – MATERIAL DIDÁTICO 
 
FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO - BIOENERGÉTICA 
 
 
1 
BIOENERGÉTICA 
 Reações químicas ocorrem em todo o 
organismo, a todo tempo. 
 Metabolismo: síntese (anabolismo) e a 
degradação (catabolismo) de moléculas. 
 
Energia para as células 
 
 
 Vias metabólicas 
(Convertem nutrientes alimentares em 
energia utilizável ) 
2 
O QUE É BIOENERGÉTICA ? 
 Processo metabólico pelo qual as células 
utilizam a energia necessária obtida pela 
conversão de nutrientes alimentares 
(Gorduras, Proteínas, CHO) em uma 
forma de energia biologicamente 
utilizável. 
 
3 
Atividade Física 
 Qualquer movimento do corpo produzido 
pela musculatura esquelética, gerando 
gasto energético. 
4 
Exercício Físico 
 Atividade física com o objetivo de 
melhorar algum componente da condição 
física. 
 
 
5 
Energia para a atividade celular 
Os nutrientes são quebrados via 
catabolismo para serem usados pelas 
células. 
 
A energia é transferida dos alimentos e 
transformada em ATP via fosforilação. 
 
ATP é um composto altamente energético 
para armazenamento e conservação de 
energia. 
6 
 Toda energia terrestre provém do sol. Os 
vegetais utilizam esse energia para realizar 
reações químicas e formar CHO. 
 
 Os animais consomem vegetais e outros 
animais para obter a energia necessária 
para a manutenção das atividades celulares. 
 
A velocidade das reações químicas celulares 
é regulada pelas enzimas que servem como 
catalisadores para essas reações. 
 
 Fatores regulando a atividade enzimática 
envolvem o pH e temperatura (pH ácido 
diminui; temperatura aumenta). 
7 
Fontes Energéticas 
 Em repouso, o corpo usa carboidrato e 
gordura como energia. 
 
As proteínas proporcionam pouca energia 
para a atividade celular, mas servem como 
tijolos de construção para os tecidos 
corporais. 
 
Durante a atividade muscular de 
moderada a intensa, o corpo conta 
principalmente com os carboidratos 
como combustível. 
8 
Carboidratos 
 Carbono, Hidrogênio e Oxigênio (CHO) 
 
 Prontamente disponíveis (se incluídos na 
dieta) e facilmente metabolizados pelos 
músculos. 
Ao serem ingeridos, são levados para os 
músculos e fígado e convertidos em glicose. 
O glicogênio armazenado no fígado é 
convertido novamente em glicose quando 
necessário e transportado pelo sangue para 
os músculos para formar ATP. 
9 
Lipídios 
Proporcionam energia substancial durante 
atividades prolongadas e de baixa 
intensidade. 
Os estoques corporais de gordura são 
maiores do que as reservas de carboidrato. 
Menos acessível ao metabolismo porque 
precisa ser reduzido a glicerol e Ácidos 
Graxos Livres (AGL). 
Apenas sob a forma de AGL as gorduras 
podem ser usadas para produzir ATP. 
 Existe um tipo de gordura não utilizado no 
exercício, a gordura esterol (colesterol). 
10 
Proteínas 
 Podem ser usada como fonte de energia 
se convertida a glicose via 
gliconeogênese. 
 
 Podem gerar AGL durante o jejum 
através da lipogênese. 
 
 Apenas as unidades básicas de 
proteína – aminoácidos podem ser 
usadas para produzir energia. 
11 
Para Fixar 
A energia consumida pelo nosso corpo é 
obtida de CHO, gorduras e proteínas, tanto no 
repouso quanto no exercício. 
 
No exercício, os combustíveis principais 
são gorduras e CHO; proteínas 
contribuem relativamente pouco. 
 
A glicose é armazenada nas células animais 
sob a forma de glicogênio. 
 
Os ácidos graxos são a principal forma de 
gordura utilizada como fonte energética, 
sendo armazenados como triglicirídeos 
nos músculos e células adiposas. 
12 
Bioenergética - Produção de ATP 
1. Sistema ATP-PC (sistema dos 
fosfagênios) 
 
2. Sistema Glicolítico 
 
3. Sistema Oxidativo 
 
13 
Sistema ATP-PC 
 Este sistema pode prevenir a depleção de 
energia formando mais ATP. 
 
 Este processo é anaeróbico - pode ocorrer 
sem Oxigênio . 
 
 1 mol de ATP é produzido a partir de 1 
mol de fosfocreatina (PCr). 
14 
Fique por dentro: 
 
As ações combinadas dos sistemas ATP-PCr 
e Glicolítico permitem aos músculos gerar 
força na ausência do O2 
 
 
 sendo assim 
 
 
Estes 2 sistemas são os maiores produtores 
de energia durante os primeiros minutos de 
um exercício de alta intensidade. 
15 
Sistema ATP-PC 
 A fonte imediata de energia para a contração 
muscular é o fosfato de alta energia ATP. 
 
 A ATP é degradada pela ação da ATPase. 
 
Energia +Pi +ADP ATP ATPase = 
 
Contração muscular 
 
 
 A formação de ATP sem o uso de O2 é 
denominada metabolismo anaeróbico. 
16 
O Sistema Oxidativo 
 Requer oxigênio para transformar 
nutrientes em energia. 
 
 Produz ATP nas mitocôndrias das células. 
 
 Pode produzir muito mais energia (ATP) 
do que o sistema anaeróbico. 
 
 É o principal sistema de produção de 
energia em eventos de endurance. 
17 
Como o organismo trabalha para disponibilizar 
a energia advinda desses nutrientes? 
 
 
Produção Oxidativa de ATP 
 
1. Glicólise Aeróbica 
2. Ciclo de Krebs 
3. Cadeia de transporte de elétrons 
18 
Oxidação das gorduras 
Lipólise é a quebra de triglicerídeos em glicerol 
e 3 AGL. 
 
Os AGL viajam no sangue até as fibras 
musculares e são quebrados por enzimas nas 
mitocôndrias em ácidos acéticos os quais são 
convertidos em Acetil CoA . 
 
A Acetil CoA entra no ciclo de Krebs e na cadeia 
de transporte de elétrons. 
 
A oxidação das gorduras requer mais oxigênio e 
produz mais energia do que a oxidação dos 
carboidratos. 
19 
Metabolismo das Proteínas 
 O corpo usa pouca proteína durante o 
repouso e o exercício (menos do que 5% 
a 10%). 
 
Alguns aminoácidos podem ser 
convertidos em glicose através da 
Gliconeogênese. 
 
 O nitrogênio dos aminoácidos (o qual não 
pode ser oxidado) torna o rendimento das 
proteínas difícil de ser determinado. 
20 
Conceitos Importantes 
Glicogenólise (transporte da glicose do 
fígado para a corrente sanguínea que vai 
ser fornecida para os músculos ativos); 
 
Glicogênese (síntese de glicogênio que 
ocorre no fígado e músculos); 
 
Gliconeogênese (é o mecanismo pelo 
qual se produz glicose a partir de 
precursores que não são carboidratos, 
principalmente lactato, aminoácidos e 
glicerol) . 
 
 
 
21 
Sistema Fosfagênio 
 Sistema Fosfagênio Sistema ATP-PC 
(sistema anaeróbio). 
 
 
 A energia para a ressíntese do ATP 
provém apenas de um único composto, a 
fosfocreatina (PC). 
22 
Glicólise Anaeróbica 
 
 Glicólise anaeróbica Sistema que gera 
ácido láctico mas que proporciona ATP a 
partir da degradação parcial da glicose ou 
do glicogênio na presença de oxigênio. 
23 
Metabolismo Anaeróbico 
 Anaeróbico significa sem oxigênio, o 
metabolismo refere-se a várias reações 
químicas que ocorrem dentro do corpo 
(célula muscular). 
 
 Metabolismo anaeróbico, ou geração 
anaeróbica de ATP, refere-se a ressíntese 
de ATP por meio de reações químicas que 
não exigem a presença do Oxigênio que 
respiramos. 
24 
Sistema fosfagênio x Desempenho Físico e 
atividade Atléticas 
 
 Sem esse sistema ,os movimentos rápidos 
e vigorosos não poderiam ser realizados, 
pois essas atividades (largadas de 
velocistas, saltadores de altura, 
halterofilistas, entre outros) exigem muito 
mais um fornecimento rápido do que uma 
grande quantidade de energia – ATP. 
25 
Sistema Fosfagênio 
 Representa a fonte mais rapidamente 
disponível do ATP quevai ser utilizada pelos 
músculos por várias razões: 
 
 Tanto o ATP quanto o PC são armazenados 
diretamente dentro do mecanismo contrátil 
dos músculos. 
 
Não depende de uma longa série de reações 
químicas e não depende do transporte do 
oxigênio que respiramos para os músculos 
ativos. 
26 
Sistema da Glicólise Anaeróbica 
 
 A glicólise anaeróbica libera energia para 
a síntese de ATP por meio da 
desintegração parcial dos CHO (glicogênio 
e glicose) para ácido lático (lactato na 
forma dissociada), este induz a fadiga 
muscular quando se acumula no sangue e 
nos músculos. 
27 
Sistema da Glicólise Anaeróbica 
 Constitui também um dos principais 
fornecedores de ATP durante as atividades 
de alta intensidade e curta duração, como 
as corridas de 400 e 800 metros. 
 
Atividades que dependem maciçamente 
do sistema dos fosfagênios e da 
glicólise anaeróbica são denominadas 
atividades anaeróbicas. 
28 
RESUMINDO 
 Quando se inicia um exercício, o 
organismo primeiramente lança mão da 
energia mais prontamente disponível: 
ATP-CP ou Sistema Adenosina Trifosfato-
Fosfocreatina. 
 
 Essa fonte energética, embora bastante 
limitada, não é dependente da presença 
de O2 e nem produz lactato e, portanto é 
chamada de Via Anaeróbica Alática. 
29 
 O estoque de ATP-CP disponível está 
limitado, sendo que a quantidade celular 
disponível de ATP é de 
aproximadamente 2,43 mmol/100g de 
tecido seco, o que permite que uma 
atividade de alta intensidade dure 
apenas 2 segundos ás custas desse 
substrato. 
 
 Entra então em ação a fosfocreatina CP 
disponível em torno de 6,78 mmol/kg de 
tecido seco que é consumida em 
aproximadamente 0,10 segundos de 
exercício. 
30 
 Por isso a disponibilidade de 
fosfocreatina é muito importante nas 
Atividades Anaeróbicas Aláticas , ou 
seja, atividades que demandem 
energia rapidamente e com curta 
duração, como é o caso das corridas de 
100m rasos, levantamento de peso, 
saldo em alturas, entre outras. 
 
 Entre as características desse 
sistema , destacamos: alta potência, e 
baixa capacidade, o que quer dizer que 
ocorre liberação de grande quantidade 
de energia em curto espaço de tempo. 
31 
Metabolismo glicolítico: Anaeróbico Láctico 
 Nesta via metabólica, ocorre a liberação de 
energia para o trabalho muscular a partir da 
quebra do glicogênio estocado, passando a 
liberar a glicose-6-fosfato para ser utilizada 
como substrato energético. 
 
 Em condições de reduzida taxas de oxigênio 
disponível no músculo, o ácido pirúvico será 
metabolizado formando 2 unidades de ATP e 
Ácido Lático, sendo essa via conhecida como 
Via Anaeróbica Lática por ser realizada em 
situações de baixos teores de O2 e pela 
formação de lactato. 
32 
 Esse sistema opera predominantemente 
até aproximadamente 30 a 40 segundos 
de exercício, sendo sua contribuição 
fundamental para os eventos como 
corrida de 400m ou provas de 100m nos 
diferentes estilos de natação. 
 
 Comparado ao sistema ATP-CP , o 
processo glicolítico é de menos 
potência e de menor capacidade. 
33 
Sistema Aeróbico 
 Sistema que envolve o uso de oxigênio e 
está dividido em 2 partes: 
 
A – consiste no término da oxidação dos 
carboidratos; 
B – envolve a oxidação dos ácidos graxos e 
de alguns aminoácidos. 
 
Ambas as partes do sistema aeróbico 
possuem o ciclo de Krebs como sua via 
final de oxidação. 
34 
Sistema Aeróbico 
 
 Utiliza oxigênio, libera energia para a 
produção de ATP por meio da 
desintegração (transformação) 
principalmente de CHO e gorduras e, ás 
vezes das proteínas, para dióxido de 
carbono e água. 
 
O sistema de oxigênio produz a maior 
parte do ATP , porém requer várias 
séries de reações químicas complexas. 
35 
Sistema Aeróbico 
 
 Com os CHO, na primeira série de 
reações, denominada glicólise aeróbica 
o glicogênio é transformado em ácido 
pirúvico a seguir no CK, o dióxido de 
carbono é produzido e os elétrons, na 
forma de átomos de hidrogênio, são 
removidos. 
36 
Sistema Aeróbico 
 
 Na série final de reações, os átomos de 
hidrogênio (elétrons) são “transportados” 
até as mitocôndrias onde se combinam 
com oxigênio que respiramos, observa-se 
a formação de água e síntese de ATP. 
37 
Sistema Aeróbico 
 Com as gorduras como combustível, as 
reações são as mesmas, com exceção da 
primeira série, que é denominada 
oxidação beta e prepara os grupos acil 
com dois carbonos que irão penetrar no 
CK. 
 
O sistema de oxigênio é usado durante 
o repouso e longa duração, como a 
maratona. 
38 
39 
Exercícios X Metabolismo 
 Muitas atividades com exercício exigem uma 
mistura de metabolismo tanto Anaeróbico 
com Aeróbico. 
 Ex: corrida de 1500 metros o sistema 
anaeróbico supre a maior parte do ATP 
durante o pique tanto do início quanto no final 
da prova, com o sistema aeróbico 
predominando durante o período médio, ou 
de estado estável da corrida. 
 
Porque é importante este conhecimento? 
40 
Para fixar: 
 Classifique as modalidades abaixo 
segundo o sistema de energia 
predominante. Justifique sua resposta. 
 A) Ciclismo 
 B) Musculação 
 C) Natação 100m 
 D) Vôlei 
 E) Futebol 
 F) Halterofilista 
 G) Maratona 
 
 
41 
 
 
 
 
Características dos sistemas energéticos na 
atividade física 
Mecanismo Combustível Uso de O2 Produção Atividades Físicas 
Anaeróbico 
Sistema Alático Fosfocreatina Não Restrita Limitada 0-10 segundos 
– corridas de 50 – 100m 
- Natação 25m 
- Saltos em altura 
- Levantamento e 
arremesso de peso, disco 
Sistema Lático Glicogênio Não 
Limitado 
Pouca 20 – 90 segundos 
- Corridas de 100, 400, 
800m 
- Natação de 100m 
Aeróbico 
Sistema oxidativo Glicogênio; Lipídeos Sim Muito Ilimitada A partir de 3 minutos 
- maratona 
- corridas de fundo 
- eventos de longa duração 
42 
Metabolismo de CHO, lipídios e proteínas 
no estresse físico. 
 
 A energia gerada no fracionamento dos 
macronutrientes alimentares comporta 
uma finalidade: fosforilar ADP e formar 
novamente o composto rico em energia 
ATP. 
43 
Carboidratos 
 São os únicos macronutrientes cuja 
energia armazenada pode ser usada para 
gerar ATP anaerobicamente. 
 
 Essa capacidade é importante durante 
exercício vigoroso e requer a liberação 
rápida de energia acima dos níveis que 
podem ser atendidos pelas reações 
metabólicas aeróbicas. 
 
44 
Carboidratos 
 Nesse caso, o glicogênio acumulado e a 
glicose sanguínea terão que fornecer a 
maior parte da energia para a ressíntese 
de ATP. 
 
 No exercício leve a moderado, os 
carboidratos satisfazem cerca da metade 
das necessidades energéticas do 
organismo. 
45 
Carboidratos 
 Alguns carboidratos devem ser 
degradados continuamente para que os 
nutrientes lipídicos possam ser 
processados através do moinho metabólico 
e usados para obtenção de energia. 
 
 Durante o exercício aeróbico prolongado e 
de alta intensidade, ex: maratona, os 
participantes experimentam uma “fadiga 
de nutrientes” (estado associado a 
depleção de glicogênio nos músculos e no 
fígado). 
46 
Lipídios 
 
 Dependendo do estado nutricional do 
indivíduo, do nível de treinamento e da 
intensidade de uma atividade física 
específica, entre 30 a 80% da energia 
para o trabalho biológico são fornecidos 
habitualmente por moléculas 
intracelulares e extracelulares de gordura. 
47 
Lipídios 
 Quando uma atividade física de alta 
intensidade e longa duração acarreta uma 
depleção significativa de glicogênio, a 
gordura passa a constituir o combustível 
primáriodurante o exercício e a 
recuperação. 
48 
Proteínas 
 A proteína também funciona como 
importante substrato energético. 
 
 Depois que o nitrogênio é removido da 
molécula do aminoácido durante o 
processo de desaminação, os esqueletos 
de carbono restantes penetram em várias 
vias metabólicas para a produção aeróbica 
de ATP. 
49 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Restauração do ATP + CP a fase de 
recuperação rápida 
 Grande parte da reserva de ATP depletada 
no músculo durante o exercício é 
restabelecida em poucos minutos após o 
exercício. Para que isso ocorra, é 
necessário que nesse processo haja 
oxigênio disponível na circulação 
sanguínea. 
Tempo de Recuperação do Sistema ATP-PC 
30 seg. 70% 
1 min. 80% 
2 a 3 min. 90% 
5 a 10 min. 100% 
50 
 
 
 
Tempo necessário para a conclusão de alguns processos 
bioquímicos no período de descanso (Volkov, 1986). 
 
 
PROCESSOS RECUPERAÇÃO 
Recuperação das reservas de O2 do organismo 10 a 15 seg. 
Recuperação das reservas anaeróbio nos músculos 02 a 05 min. 
Eliminação do ácido lático 30 a 90 min. 
Ressíntese das reservas intra-musculares de glicogênio 12 a 48 horas 
Recuperação das reservas de glicogênio no fígado 12 a 48 horas 
51 
Ingestão de macronutrientes por parte dos 
praticantes de atividade físicas e atletas. 
 Qual a Importância ? 
 
 
 Para um bom desempenho físico é de 
fundamental importância uma dieta 
balanceada e equilibrada de acordo com o 
objetivo específico da atividade física 
proposta. 
52 
 
LEMBRE-SE 
 
 
 
 Os carboidratos, proteínas e lipídios 
são fundamentais na atividade física, 
cada um desempenha papel importante 
e estão ligados a intensidade e duração 
do exercício. 
 
53 
1 - Para Exercitar 
Um nadador surgiu na Olimpíada de Beijing (China, 
2008) como um verdadeiro fenômeno, tanto pelo 
seu desempenho quanto pelo seu consumo 
alimentar. Estima-se que ele ingeriu uma 
quantidade diária de alimentos capaz de lhe 
oferecer 12.000 Kcal. Só no almoço, ele ingeriu um 
pacote de macarrão de 500 gramas, além de 
acompanhamentos. 
 
Podemos assumir que com essa ingestão de 
carboidratos antes do exercício os seus 
estoques de glicogênio corporal estão 
repletos. Nesse sentido, verificou-se que a 
concentração plasmática de amônia nas 
primeiras horas de treinamento intenso está 
baixa, mas começa a aumentar a medida que 
o treinamento se prolonga. 
 
 
54 
 
 
Assumindo que o nadador não ingere 
nenhum tipo de alimento ou suplemento 
durante o treinamento, discuta 
metabolicamente a variação da 
concentração de amônia encontrada no 
sangue do nadador no inicio e na parte 
final do treinamento. 
 
55 
2- Para Exercitar 
 Tânia M.S acordou cedo não ingeriu o café da 
manhã e foi para a academia malhar. Após alguns 
minutos de exercício se sentiu mal e desmaiou. 
Após a análise da sua glicemia verificou-se que a 
mesma teve uma hipoglicemia. Pedro B.S., amigo 
da Tânia, comentou que a mesma teve uma 
hipoglicemia, pois o glicogênio muscular estava 
depletado. Entretanto, Paulo A.S. não concordou 
com Pedro e disse não entender como a 
hipoglicemia ocorreu já que a Tânia é gordinha e 
tem muita gordura para "virar" glicose. 
 
 Diante desse contexto você concorda com o 
Pedro? Concorda com o Paulo? Discuta 
metabolicamente o que poderia ter ocorrido 
com a Tânia. Justifique a sua resposta. 
56 
3- Para Exercitar 
As nossas células musculares desenvolveram 
diferentes vias metabólicas para a obtenção de 
energia sob a forma de ATP. Assim os músculos 
são capazes de sintetizar ATP para atender a sua 
necessidade energética em diferentes exercícios. 
Por exemplo, o corredor de 100 metros 
necessita durante a sua prova de uma grande 
quantidade de ATP em um curto espaço de 
tempo. Nesse sentido a via metabólica preferencial 
para a síntese de ATP neste momento é o sistema 
creatina - creatina fosfato. Esse sistema produz 
uma molécula de ATP. 
Por outro lado, a fosforilação Oxidativa é capaz de 
produzir 36 moléculas de ATP a partir da 
degradação completa da glicose. 
57 
 
 Dessa forma justifique o motivo pelo qual em 
um momento de grande demanda por ATP 
(corrida de 100 metros) as nossas células 
musculares utilizam preferencialmente uma 
via metabólica que sintetiza "apenas" uma 
molécula de ATP (creatina - creatina fosfato) 
em detrimento de outra que sintetiza maior 
quantidade de ATP (fosforilação oxidativa). 
 
58 
4- Para Exercitar 
 Nas Olimpíadas um dos momentos mais 
esperados são as provas de 100m rasos e a 
maratona. Nas Olimpíadas de Beijing (China, 
2008) um jamaicano utilizava preferencialmente 
suas reservas de creatina fosfato e ATP para 
"passear" nos 100 e 200 m (afirmação 1), 
enquanto um queniano utilizava suas fontes de 
carboidratos e gorduras para vencer a maratona 
(afirmação 2). 
 
Considerando o metabolismo energético e o 
tipo de prova que esses dois atletas perfazem 
discuta se as afirmativas 1 e 2 estão corretas 
ou erradas justificando as suas afirmações. 
59 
5- Para Fixar 
 
Pedro S.B. ao acordar pela manhã realizou uma 
atividade física de longa duração (2h) e de alta 
intensidade em estado de jejum (jejum de 8h). 
Durante o exercício Pedro sentiu-se tonto e 
posteriormente verificou-se que ele tinha 
experimentado um episódio de hipoglicemia. 
 
De acordo com esse relato podemos estimar 
que a base fisiológica para o ocorrido foi 
devido a que? 
 
60 
Você sabia ? 
 A bioenergética é a parte da ciência que 
estuda a conversão da energia química 
contida nos nutrientes provenientes da 
alimentação em energia sob a forma de ATP. 
Uma das vias metabólicas capaz de realizar tal 
conversão é a glicólise. 
 
Desta forma no metabolismo glicolítico a 
glicólise anaeróbia sintetiza como saldo 
liquido 2 moles de ATP; sendo que a função 
da síntese do lactato é regenerar o NAD+ a 
partir do NADH sintetizado na glicólise. 
 
61 
Você sabia? 
 Os lipídios quando oxidados liberam mais 
energia do que a glicose. Dessa forma a sua 
mobilização no tecido adiposo, transporte pelo 
sangue e captação pelo músculo são passos 
importantes para a obtenção de energia a 
partir das gorduras. 
 
Portanto, no metabolismo de lipídios a 
síntese de energia a partir das gorduras 
ocorre necessariamente na presença de 
oxigênio; sendo a lipólise o processo de 
degradação do triacilglicerol em glicerol e 
ácidos graxos livres. 
62 
Referências Bibliográficas 
 
 William D. McArdle, Frank l. Katch e Vitor 
L. Katch. Fisiologia do Exercício – Energia, 
Nutrição e Desempenho Humano. Ed., 
Guanabara Koogan, 6ª ed. 2008. 
 
 Merle L.Foss, Steven J. Keteyian. FOX – 
Bases Fisiológicas do Exercício e do 
Esporte. ED., Guanabara Koogan, 1ª ed. 
2000. 
63 
Próxima aula 
 
 Ler material de apoio aula 2.2 e 
elaborar um resumo em forma de 
tópicos e responder os slides de nº 
54,55,56,57,58,59 e 60. 
 
 Nutrição para a performance: Água 
 
 Leitura recomendada - Maughan, Ronald 
J. & Burke, Louise M. Nutrição esportiva. 
Ed. ARMED, 1ª ED, 2004 
 
 64