Transferência de Energia

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TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA
Como o corpo supre as necessidades dos nossos músculos esqueléticos?
● Energia: capacidade de realizar trabalho;
─ Química;
─ Elétrica;
─ Eletromagnética;
─ Térmica;
─ Mecânica;
─ Nuclear;
● Todas as formas são intercambiáveis:
degradação constante de uma forma a outra e transformação em calor (~70%).
Respiração celular
● Aproveita a energia potencial existente no alimento para formar ATP;
● ATP:
─ Composto rico em energia;
─ Carreador especial de energia livre;
● Energia no ATP aciona todas as formas de trabalho biológico
Origem da energia no corpo humano
*Armazenada nos alimentos sob a forma de carboidratos, lipídeos e protídeos;
*Quantidade de energia liberada numa reação biológica: calculada a partir da quantidade de calor produzido (mensurado em quilocalorias – kcal) kcal
● Quilocaloria: quantidade de calor necessária para elevar de 14,5ºC a 15,5ºC a temperatura de 1 g de água à pressão atmosférica normal (760 mmHg);
● Energia é utilizada para:
─ Proliferação, diferenciação, sobrevivência celular;
─ Transporte de substâncias;
─ Ação muscular e geração de força.
Primeira Lei da Termodinâmica
● Corpo não produz, não consome, nem utiliza energia; pelo contrário, ela será modifica- da e uma forma a outra;
● Remete ao conceito de transferência.
Geração de ATP
● Energia derivada das fontes alimentares é armazenada no composto de alta energia chamado ATP;
● Quais os mecanismos?
─ Sistemas:
● ATP-CP;
● Glicolítico;
● Oxidativo.
 
Exercícios de endurance
 
Ventilação e metabolismo energético
● Equivalente ventilatório de oxigênio:
─ Razão entre volume de ar ventilado (VaV) e a quantidade de oxigênio consumida 
pelos tecidos (VO2);
─ Indica a economia da respiração;
─ (mensurado em litros de oxigênio respirado por litro de ar consumido por minuto).
 
Ventilação e metabolismo energético
● Ponto de ruptura ventilatório:
─ Quando a intensidade do exercício aumenta em direção ao máximo num 
determinado ponto a ventilação aumenta desproporcionalmente em comparação
com o consumo;
─ Quando a taxa de trabalho ultrapassa 55 a 70% VO2max os músculos não conseguem suportar as demandas de oxigênio pela oxidação e a glicólise ocorre com maior frequência, aumentando H+ e CO2 estimulando quimiorreceptores.
 
 Exercícios de endurance
 
Ventilação e metabolismo energético
● Limiar anaeróbio:
─ Reflete o limiar de lactato na maioria das condições;
─ Acreditava-se que o aumento súbito do CO2 refletia um desvio em direção a um metabolismo mais anaeróbio;
─ O conceito foi refinado: pode ser determinado através da identificação do ponto no qual o equivalente ventilatório de oxigênio (VaV/VO2) apresenta um aumento súbito enquanto o VaV/VCO2 permanece estável;
─ O aumento do VaV/VO2 indica que um aumento da ventilação para remover o CO2 é desproporcional à necessidade do corpo de fornecer O2.
 
TROCA, TRANSPORTE E DINÂMICA DA VENTILAÇÃO PULMONAR
● Sistema respiratório + cardiovascular: liberação eficiente de oxigênio aos
tecidos corporais e remoção de dióxido de carbono.
Mecânica pulmonar
─ Respiração ou ventilação pulmonar:
● Inspiração e expiração de ar;
● Permite a troca de ar entre a atmosfera e os espaços aéreos do pulmão;
─ Respiração pulmonar externa:
● Troca gasosa entre os espaços aéreos pulmonares e o sangue nos capilares pulmonares;
● Ocorre através da membrana respiratória, onde o sangue recebe oxigênio (O2) e perde gás carbônico (CO2);
─ Respiração tecidual interna:
● Troca gasosa entre o sangue presente nos capilares sistêmicos e as células teciduais;
● Sangue perde O2 e recebe CO2.
Ventilação x perfusão pulmonar
● Ventilação: processo de movimento do ar para dentro e fora dos pulmões
(inspiração e expiração);
● Perfusão/difusão/hematose: processo onde o sangue desoxigenado passa
pelos pulmões e é reoxigenado (fluxo sanguíneo pulmonar);
● Componentes fundamentais às trocas gasosas que ocorrem nos pulmões.
Perfusão pulmonar
● PERFUSÃO
● Início no átrio direito;
● Sangue chega da circulação sistêmica ao átrio direito (via veias cava);
● Bombeado pelo ventrículo direito (via artéria pulmonar) para os pulmões;
Perfusão pulmonar
● Sangue desoxigenado:
arteríolas e capilares;
● Porção mais distal
dos capilares: contato com alvéolos e reoxigenação;
● Retorno ao coração via veias pulmonares.
  
Perfusão pulmonar
● 500 ml sangue na circulação pulmonar (10% do total);
─ Repouso: 75 ml na rede alvéolo-capilar;
─ Esforço: 150/200 ml (maior recrutamento capilar).
 
Perfusão pulmonar
● O fator mais importante para a troca gasosa entre os alvéolos e o sangue é o  gradiente de pressão entre os gases das duas áreas.
 
Perfusão pulmonar
● Pressões parciais dos gases:
─ Lei de Dalton: a pressão de uma mistura gasosa é igual a soma das pressões parciais de cada gás da mistura.
● Nível do mar ou pressão atmosférica padrão: 760 mmHg
─ Nitrogênio PN2 (79,04%): 600,7 mmHg
─ Oxigênio PO2 (20,93%): 159,1 mmHg
─ Dióxido de carbono PCO2 (0,03%): 0,2 mmHg
─ Lei de Henry: gases dissolvem-se em líquidos proporcionalmente às suas pressões 
parciais dependendo também da sua solubilidade em líquidos específicos e da
temperatura.
Perfusão pulmonar
● Membrana respiratória: local onde ocorre a troca gasosa entre o ar alveolar e o sangue dos capilares;
─ Muito fina;
─ Composta de membrana alveolar, parede capilar e membranas basais.
(exercício)
● Capacidade de difusão do oxigênio: taxa de difusão do oxigênio a partir dos
alvéolos para o interior do sangue;
─ Repouso: 23 ml oxigênio difundem-se no sangue pulmonar por minuto para cada 1 mmHg de diferença de pressão  entre os alvéolos e o sangue capilar pulmonar;
─ Exercício: aumenta para 50 ml/min podendo chegar a 80 em remadores.
Trocas gasosas, difusão e transporte de gases
● Transporte de gases via difusão:
processo físico e passivo;
● Características circulatórias que facilitam a difusão:
● Grandes superfícies para trocas gasosas;
● Pequena distância da difusão;
● Diferença de gradiente de pressão:
─ Oxigênio consumido por tecidos de baixa pressão;
─ Dióxido de carbono produzido aumenta a pressão.
 
Transporte de oxigênio
● Transportado pelo sangue combinado à hemoglobina dos eritrócitos (~98%) ou dissolvido no plasma sanguíneo (2%);
● Oxigênio ligado à hemoglobina: oxiemoglobina x desoxiemoglobina;
● Ligação do oxigênio à hemoglobina depende da concentração de oxigênio
do sangue e da força de ligação (afinidade) entre hemoglobina e oxigênio
 
 SANGUE
● Plasma: 50 a 60% do volume sanguíneo total;
─ 90% água;
─ 7% proteínas plasmáticas;
─ 3%:
● Nutrientes celulares;
● Eletrólitos;
● Hormônios;
● Enzimas;
● Anticorpos;
● Produtos da degradação metabólica;
● Elementos figurados: 40 a 45% do volume sanguíneo total;
─ Eritrócitos: 99%;
─ Leucócitos e plaquetas: 1%.
(elementos figurados)
● Leucócitos:
─ Proteção contra organismos patológicos (destruição direta por fagocitose ou
formação de anticorpos);
● Plaquetas:
─ Fragmentos celulares necessários para a coagulação;
● Eritrócitos.
● Eritrócitos:
─ Vivem aproximadamente 120 dias;
─ Constituição: 97% de hemoglobina e 3% de água;
─ Hemoglobina (proteína dos eritrócitos que atua no transporte gasoso):
● Proteína globina ligada ao pigmento vermelho heme.
Átomo de ferro no centro: “pedra no anel”.
● Apanham oxigênio no leito capilar dos pulmões;
● Transportam 20% de dióxido de carbono liberado pelos tecidos do corpo;
● Desprovidos de mitocôndrias;
─ Cada eritrócito: 250 milhões de moléculas de hemoglobina;
─ Hemoglobina: pode se ligar a 4 moléculas de oxigênio;
● Átomo de ferro: ligação fácil e reversível com o oxigênio;
─ Cada eritrócito pode se ligar até 1 bilhão de moléculas de oxigênio.
Transporte de oxigênio
● Se a concentração de oxigênio diminui, a saturação da hemoglobina também reduz:
─ Efeito Bohr: tendência da hemoglobina liberar oxigênio para os tecidos e aumentar a afinidade na difusão/perfusão/hematose;
─ Temperatura sanguínea:quanto mais elevada, maior a dissociação de oxigênio (nos pulmões é “mais frio”).
Transporte do dióxido de carbono
● Transportado no sangue através de 3 formas:
─ Dissolvido no plasma (processo rápido, mas instável – 7 a 10% do total): ácido carbônico (H2CO3);
─ Bicarbonato (HCO3);
─ Composto carbomínico.
● Íons bicarbonato:
─ 60 a 70%;
─ Dióxido de carbono e moléculas de água se combinam e formam ácido carbônico (H2CO3);
─ Ácido instável se dissocia:
● Libera H+ (contribui com o efeito Bohr, aumentando a descarga de oxigênio);
● Formação do íon bicarbonato (HCO3);
● Carbaminoemoglobina:
─ Dióxido de carbono se liga a aminoácidos da parte globina da molécula de
hemoglobina (não com o grupo heme como faz o oxigênio);
─ Varia com a oxigenação da hemoglobina:
desoxiemoglobina se liga mais facilmente que a oxiemoglobina;
─ Varia com a PCO2 : dióxido de carbono é liberado da hemoglobina quando a PCO2 é baixa (nos pulmões é liberada e expirada).
Equilíbrio ácido-base
● pH em adultos: 7,35 a 7,45;
● Acidose: excesso de ácido;
● Alcalose: excesso de base;
● Desequilíbrio: comprometimento de processos metabólicos.
 
Equilíbrio ácido-base
 
 
Equilíbrio ácido-base
● Repouso: mais base (ex. bicarbonato, fosfato e proteínas) do que ácidos;
● Manutenção do pH:
─ Tampões químicos;
─ Ventilação pulmonar;
─ Função renal.
 
Receptores químicos
● Quimiorreceptores (neurônios sensíveis a alterações químicas): monitoramento de CO2, O2 e H+
● Hipóxia, isquemia, acidose, hipercapnia;
─ Centrais (localizados no SNC):
● Respondem às alterações de dióxido de carbono e H+
─ Periféricos (nódulos ovulados na parede da carótida e corpos aórticos):
● Alterações CO2 , O2 e H+
● Eliminação de CO2:
─ Quimiorreceptores: impulsos para o encéfalo;
─ Ativação da área inspiratória;
─ Aumento da frequência respiratória;
─ *Quando CO2 é menor do que o ideal: quimiorreceptores não são estimulados.
Receptores de estiramento
● Barorreceptores;
● Sensíveis ao estiramento das paredes dos brônquios e bronquíolos (reflexo HeringBreuer);
● Estirados durante a insuflação: enviam impulsos ao longo do nervo vago para
áreas respiratórias e apnêusticas, INIBINDO-AS;
● Resultado: início da expiração, reduzindo a estimulação dos barorreceptores até que uma nova inspiração se inicie.
Controle neural da respiração
● Conexão córtex cerebral – centro respiratório:
─ Controle 100% voluntário por curto período de tempo;
─ Evitar riscos à vida (ex. água/gases nas vias aéreas);
─ Situações prolongadas: acúmulo de CO2 e H+ inevitáveis;
● Área inspiratória totalmente estimulada independente da vontade;
─ Hipotálamo e sistema límbico: estímulos emocionais também controlam a 
respiração.
● O treinamento aeróbio produz uma adaptação consideravelmente menor na
estrutura e função pulmonares do que nos sistemas cardiovascular e neuromuscular.
CAPACIDADE FUNCIONAL DO SISTEMA CARDIOVASCULAR
O treinamento aeróbio produz uma adaptação consideravelmente menor na 
estrutura e função pulmonares do que nos sistemas cardiovascular e neuromuscular.
Capacidade funcional do sistema cardiovascular
● Débito cardíaco (Q):
● Total de sangue bombeado pelo ventrículo por minuto;
● Q = FC x VE
Q: repouso x exercício 
 
Justificativa
● Treinados:
─ Aumento do tônus vagal;
─ Impulso simpático reduzido;
─ Aumento de volume sanguíneo;
─ Aumento da contratilidade do miocárdio;
─ Aumento da complacência do ventrículo esquerdo.
 
Distribuição do Q
● Treinamento:
─ Reduz a resposta vasoconstrictora nos rins e fígado, por ex.;
● Rins: manutenção de pH?
● Fígado: glicogenólise e gliconeogênese?
Drift cardiovascular
● Desvio cardiovascular:
─ Q constante ao longo do tempo durante o esforço;
─ Volume sistólico de ejeção reduz;
─ FC aumenta ao longo do tempo;
─ Desidratação.
FC durante o exercício
● Que fatores devo levar em consideração para evitar conclusões superestimadas 
ou subestimadas da intensidade do exercício em relação à FC?
─ Drift cardiovascular;
─ Inibidores da atividade simpática do coração. 
Q: homens x mulheres
● Mulheres (adolescentes e adultas):
─ Qualquer nível de consumo submáximo de oxigênio: Q 5 a 10% maior do que 
homens;
─ Mulheres apresentam 10% menos hemoglobina do que homens.
Q: adultos x crianças
● FC mais alta em crianças não compensa seu menor volume sistólico;
● Q menor em crianças.
 
Relação direta: Q e VO2
 
MMSS x MMII
● Consumo máximo de oxigênio: 20 a 30% mais baixo nos MMSS vs MMII;
─ Massa muscular menor;
─ FC e ventilação pulmonar mais baixas;
● Consumo submáximo: inverte, MMSS apresenta maior consumo vs MMII;
─ Menor eficiência mecânica nos MMSS;
─ Estabilizadores do tronco (MMII);
─ FC, ventilação pulmonar e PA mais altos (MMSS);
─ Percepção de esforço mais alta.