AULA 01 METABOLISMO E SISTEMAS ENERGÉTICOS.

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18/08/2018
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METABOLISMO E SISTEMAS 
ENERGÉTICOS.
Profº M.Sc. Klebson Almeida
UNIDADE I
EXERCÍCIO FÍSICO
O exercício físico, uma das atividades mais comuns da vida
diária, envolve um processo biológico bastante complexo, pois,
durante a sua realização há o desencadeamento de ajustes
hemodinâmicos e metabólicos envolvendo a participação de
todos os sistemas que compõem o organismo.
Estes ajustes ocorrem com a finalidade de permitir condições
necessárias para que ocorra e se mantenha a contração
muscular.
Fisiologia do Exercício Físico
 Compreensão dos mecanismos fisiológicos
envolvidos na realização do exercício físico
 Interação dos diferentes sistemas biológicos
frente ao exercício físico
 Mensuração de parâmetros fisiológicos que
caracterizam os diferentes tipos e níveis de
atividade física
Fisiologia do Exercício Físico
Metabolismo
Figura coração
Bioquímica Fisiologia
Exercício físico
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Fisiologia do Exercício Físico
 Compreensão dos mecanismos fisiológicos
envolvidos na realização do exercício físico
 Interação dos diferentes sistemas biológicos
frente ao exercício físico
 Mensuração de parâmetros fisiológicos que
caracterizam os diferentes tipos e níveis de
atividade física
EXERCÍCIO FÍSICO
Fisiologia do Exercício Físico
 Compreensão dos mecanismos fisiológicos
envolvidos na realização do exercício físico
 Interação dos diferentes sistemas biológicos
frente ao exercício físico
 Mensuração de parâmetros fisiológicos que
caracterizam os diferentes tipos e níveis de
atividade física
Inspiração
ExpiraçãoTranp. O2
Transp. CO2
Prod. CO2
Cons. O2
Circulação periférica Circulação pulmonar
VCO2
.
VO2
.
Exercício Físico
Adaptado de Wasserman et al. (1999)
Fisiologia do Exercício Físico
Consumo de oxigênio (VO2)
.
 Definição
 Medida de capacidade aeróbia (VO2 máx)
 Classificação
 Evolução do treinamento físico
.
Capacidade máxima ou próxima da 
máxima de um organismo captar, 
transportar, liberar e utilizar o oxigênio, 
principalmente pela musculatura ativa
Wasserman et al., 1999
Homens
Consumo máximo de oxigênio (ml/kg/min)
Idade
(anos)
Muito fraca Fraca Razoável Boa Excelente
20-29 25 25-33 34-42 43-52 53 +
30-39 23 23-30 31-38 39-48 49 +
40-49 20 20-26 27-35 36-44 45 +
50-59 18 18-24 25-33 34-42 43 +
60-69 16 16-22 23-30 31-40 41 +
Exercise testing and training of apparently healthy individuals: A handbook for physicians.
Dallas: American Heart Association, 1972.
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Mulheres
Consumo máximo de oxigênio (ml/kg/min)
Idade
(anos)
Muito fraca Fraca Razoável Boa Excelente
20-29 24 24-30 31-37 38-48 49 +
30-39 20 20-27 28-33 34-44 45 +
40-49 17 17-23 24-30 31-41 42 +
50-59 15 15-20 21-27 28-37 38 +
60-69 13 13-17 18-23 24-34 35 +
Exercise testing and training of apparently healthy individuals: A handbook for physicians.
Dallas: American Heart Association, 1972.
Fisiologia do Exercício Físico
Consumo máximo de oxigênio (VO2 máx)
.
 Conceito
 Saturação do sistema cardiorrespiratório
 Platô do VO2
 Problemas
 Influências externas (motivação, estímulos)
 Obtenção do platô do VO2
 Limitação: dores musculares/articulares
 Exposição ao estresse máximo
.
.
ENERGIA
• É definida como a capacidade de realizar 
trabalho ou de gerar calor. 
• Plantas Autótrofos
• Humanos Heterótrofos 
Wilmore & Costil, Fisiologia do Exercício e Esporte, Edit. Manole, 2000
O ATP fornece a energia química 
para a contração
ATP
Nucleotídeo composto por uma base
purínica (Adenina), um açúcar com
cinco carbonos (Ribose)- ADENOSINA
e um unidade trifosfato.
O ATP fornece a energia química 
para a contração
O ATP fornece a energia química 
para a contração
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VIAS ENERGÉTICAS 
RECONVERTEM O ADP
ATP
ADP
ATP = ADP + Pi + H+ + ENERGIA
LIBERA: 7,3 Kcal
AÇÃO DA ENZIMA: 
Atpase , 
Na presença 
de um cofator 
metálico : Mg2+
HIDRÓLISE
FONTES ENERGÉTICAS
Substratos Energéticos 
Reserva energética
Carboidratos, Gorduras e Proteínas 
FONTES ENERGÉTICAS
• Carboidratos (Açúcares)
- Átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio.
- Forma mais simples glicose (C6H12O6)
- Fontes: açúcar; doces, amido, encontrado no 
arroz, milho, farinhas, pães, biscoitos, batatas 
e fibras.
Hespanha, 2004.
FONTES ENERGÉTICAS
• Carboidratos (Açúcares)
- A glicose quando em excesso é armazenada no 
fígado e no músculo na forma de glicogênio.
- Encontrado no citoplasma das células hepáticas e 
musculares (principalmente) sob forma de 
grânulos
GLICOSE ENERGIA
Hespanha, 2004.
FONTES ENERGÉTICAS
• Gorduras (Lipídios)
- Fornecem uma fonte concentrada de energia, que pode ser 
armazenada.
- Quando ingeridas na alimentação são armazenadas no tecido 
adiposo e nos músculos sob a forma de triglicerídeos.
• Fontes : gema de ovo, carnes gordurosas, frutos do mar, 
mortadela, salame, lingüiça, salsicha bacon, creme de leite, 
manteiga, queijos, leite integral, cacau, coco, óleos, margarina.
Hespanha, 2004.
FONTES ENERGÉTICAS
• Gorduras (Lipídios)
- Estoques de gordura
- Estoques de carboidratos
- Metabolismo celular Triglicerídeos
Glicerol e Ác. Graxos Livres
ATP
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FONTES ENERGÉTICAS
Fornecimento 
de O2
Glicogênio Muscular 
e Glicose Sanguínea 
(Principal fonte energética)
Hespanha, 2004.
FONTES ENERGÉTICAS 
GORDURAS X CARBOIDRATOS
FONTES ENERGÉTICAS 
GORDURAS X CARBOIDRATOS
FONTES ENERGÉTICAS
• Proteínas
- São moléculas construídas por compostos denominados
aminoácidos.
- Estas representam cerca de 15% do peso corporal e cerca de 23% da
reserva energética orgânica.
- Fontes:
- Origem animal: carnes, ovos (clara), leite e derivados (queijo,
coalhada, iogurte, requeijão)
Origem vegetal: feijão, lentilha, ervilha, soja, grão-de-bico.
FONTES ENERGÉTICAS
• Proteínas
- Contribuem com menos de 10% do suprimento 
energético total. 
- Unidades básicas Aminoácidos 
ENERGIA
Glicose (glicogênese)
Ác. Graxo Livres (lipogênese)
Mc. Ardle, Katch e Katch, 2002.
UTILIZAÇÃO DO ATP
Mc. Ardle, Katch e Katch, 2002.
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Alimentação
Nutrientes
ATP
Energia
VIAS METABÓLICAS PARA FORMAÇÃO 
DO ATP
• AERÓBIOS
• É a via metabólica para a ressíntese do ATP que utiliza oxigênio.
Engloba a glicose, o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória. É utilizado
em esforços de baixa ou média intensidade de longa duração.
• ANAERÓBIOS
• É a via metabólica para a ressíntese do ATP que independe do
oxigênio. Pode ser dividida em duas partes: alático ou lático,
respectivamente, sem ou com produção final de ácido láctico.
É utilizado em atividades de curta duração e grande intensidade.
VIAS ENERGÉTICAS
1. VIA ANAERÓBIA ALÁTICA
A ressíntese do ATP se da com a ação da creatina fosfato (CP)
ATP ADP + Pi + E
ADP + CP ATP + C + E
Sem oxigênio e sem ácido lático
2. VIA ANAERÓBIA LÁTICA OU GLICOLÍTICA
A ressíntese do ATP se dá através da decomposição do glicogênio muscular 
em ácido pirúvico.
GLICOGÊNIO ATP + ÁCIDO PIRÚVICO
3. VIA OXIDATIVA OU AERÓBIA
A ressíntese se dá através da oxidação do glicogênio em reserva no fígado e 
dos ácidos graxos localizados no tecido adiposo.
 Hidrólise anaeróbia da creatina-fosfato
(Sistema ATP-CP)
 Glicólise anaeróbia
 Glicólise aeróbia
DIFERENTES MECANISMOS PARA 
FORMAÇÃO DE ATP:
HIDRÓLISE ANAERÓBIA DA 
CREATINA-FOSFATO
• É utilizado em atividades de curta duração,
para suprir as necessidades energéticas dos
músculos por apenas 3 a 15 segundos.
Hidróliseanaeróbia da creatina-fosfato
Creatina-
fosfato
Creatina
quinase
Creatina
Pi
+ Energia
ADP
Pi
ATP
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Hidrólise anaeróbia da creatina-fosfato
SISTEMA ANAERÓBICO ALÁTICO (SISTEMA DO FOSFAGÊNIO) 
Esquema de funcionamento do sistema anaeróbico alático. 
VANTAGENS:
1) Disponibilidade imediata de energia;
2) Mantém [ATP] constante nos primeiros segundos
de atividade;
3) Não requer oxigênio;
DESVANTAGEM:
Estoque limitado – depleção rápida: 3-15 s. 
SISTEMA CREATINA-FOSFATO
METABOLISMO DA GLICOSE
No organismo, os carboidratos ingeridos na comida são transformados em frutose, 
galactose e, principalmente, no açúcar simples glicose (ou glucose). 
pode ser utilizado imediatamente sob esta forma, ou, por intermédio da glicogênese, 
pode transformar-se em glicogênio, ficando armazenado nos músculos e no fígado 
para posterior utilização. 
O
2
presença ausência
GLICOSE-6-P
GLICÓLISE
(Fígado) (Músculo)
GLICOSE
(sangue)
Mantém a glicemia Fornece ATP
METABOLISMO DA GLICOSE
Glicogênio
Ciclo
de Krebs
Glicólise
Aeróbia
Ácido
Láctico
Beta 
oxidação O2
O2 não é
necessário
Alta produção
de ATP
Glicólise
Anaeróbia
Sem O2
Baixa produção
de ATP
Ácido
Pirúvico
Glicose-6-P
GLICÓLISE ANAERÓBIA
• Fornece a energia necessária para o minutos iniciais do 
exercício físico.
• Produz acúmulo de Ac. Láctico nos músculos e líquidos
corporais déficit na contração muscular.
12 reações enzimáticas
SISTEMA ANAERÓBICO LÁTICO 
(SISTEMA DO GLICOGÊNIO) 
CICLO DE 
EMBDEN-MEYERHOF
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GLICÓLISE ANAERÓBIA
Glicólise anaeróbica. Há um ganho líquido de 3 moles de ATP se o substrato inicial 
for o glicogênio; e 2 moles de ATP se for a glicose. 
DESFOSFORILAÇÃO DO GLICOGÊNIO. 
GLICÓLISE ANAERÓBIA
Ausência de O2
Formação de lactato
2/3 ATP
VANTAGENS:
1) Sistema rápido de produção de ATP;
2) Não requer oxigênio;
DESVANTAGEM:
1) Baixa eficiência de produção de ATP
- 2 ATP/glicose
- 3 ATP/glicogênio
2) Mantém atividade muscular por períodos curtos (seg a min);
3) Gera ácido lático (produto final da Glicólise) (podendo 
aumentar em até 25 x);
- ácido lático: leva à acidez muscular e plasmática; 
inibe a atividade de enzimas;
inibe ligação do cálcio às miofibrilas 
GLICÓLISE ANAERÓBIA GLICÓLISE AERÓBIA
• Pode ser produzido até 38 moléculas de ATP a partir das
seguintes reações : 1- Glicose Aeróbia; 2- Ciclo de Krebs; e 3-
Sistema de Transporte de Elétrons.
• É utilizado em atividades de longa duração e moderada
intensidade.
Metabolismo
da glicose
Glicóse Aeróbia
O2
presença ausência
2 ATP
Ciclo de Krebs
Presença de O2
2 ATP
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Ciclo de Krebs SISTEMA DE TRANSPORTE DE 
ELÉTRONS
Fosforilação
oxidativa
Presença de O2
ATP
34 ATP
VANTAGENS:
1) Alta eficiência: 38/39 ATPs por glicose/glicogênio;
2) Duradoura: até várias horas; 
DESVANTAGEM:
1) Mais lenta que os demais sistemas;
2) Requer oxigênio 
CICLO DE KREBS E
FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
10 seg 30seg 2min 5min
Ressíntese do ATP100%
C
a
p
a
c
id
a
d
e
 p
e
rc
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 e
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rg
ia
DURAÇÃO DO EXERCÍCIO
Sistema a 
curto prazo
(glicólise)
Sistema
imediato
(ATP-CP)
Sistema a 
longo prazo
(aeróbio)
CONTRIBUIÇÃO DE PRODUÇÃO AERÓBIA/ANAERÓBIA 
DE ATP DURANTE O EXERCÍCIO MÁXIMO COMO 
FUNÇÃO DA DURAÇÃO DO EVENTO
DURAÇÂO DO EXERCÍCIO MÁXIMO
10’’ 30’’ 60’’ 2’ 4’ 10’ 30’ 60’
%Aeróbio 10 20 30 40 65 85 95 98
%Anaeróbio 90 80 70 60 35 15 5 2
VIAS DE ENERGIA E SUA PARTICIPAÇÃO NA DURAÇÃO 
DO ESFORÇO
Esforço máximo
(duração)
Via anaeróbica 
alática (%)
Via anaeróbica 
lática (%)
Via oxidativa 
(%)
5 seg. 85 10 5
10 seg. 50 35 15
30 seg. 15 65 20
1 min. 8 62 30
2 min. 4 46 50
4 min. 2 28 70
10 min. 1 9 90
30 min. desprezável 5 95
1h desprezável 2 98
2h desprezável 1 99
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TEMPO NECESSÁRIO PARA A CONCLUSÃO DE ALGUNS 
PROCESSOS BIOQUÍMICOS NO PERÍODO DE 
DESCANSO
PROCESSO TEMPO DE RECUPERAÇÃO
Recuperação das reservas de oxigênio no 
organismo
10 a 15 segundos
Recuperação das reservas de lactatos
anaeróbias nos músculos
2 a 5 minutos
Pagamento da dívida de lactato 3 a 5 minutos
Eliminação do ácido lático 0,5 a 1,5 horas
Ressíntese das reservas intramusculares 
de glicogênio
12 a 48 horas
Recuperação das reservas de glicogênio 
no fígado
12 a 48 horas
Reforço da síntese de proteínas 
enzimáticas e estruturais
12 a 72 horas
Fonte: Vólkov (1986) apudZakharov(1992)
TEMPO DE RECUPERAÇÃO DO 
SISTEMA ATP-PC
30 seg 70%
1minuto 80%
2-3 minutos 90%
5- 10 minutos 100%
RESSÍNTESE DO GLICOGÊNIO 
MUSCULAR
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 
VIAS ENERGÉTICAS NAS PROVAS DO 
ATLETISMO
ADAPTAÇÕES AO TREINAMENTO 
AERÓBIO
• Potência aeróbia
ADAPTAÇÕES AO TREINAMENTO 
AERÓBIO
• Adaptações Musculares
• Tipo de fibra muscular
• Suprimento capilar
• Conteúdo de mioglobina
• Função mitocondrial
• Enzimas oxidativas
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MICROCIRCULAÇÃO
Atletas apresentam um aumento de 30% na
densidade capilar quando comparados a indivíduos
sedentários.
Fibras do tipo I são as que apresentam maior
densidade capilar.
Tempo de trânsito é reduzido: a troca gasosa e o
fornecimento de substratos energéticos é mais
eficaz.
EFEITOS DO TREINAMENTO SOBRE O 
SANGUE
Do no. total de eritrócitos, da quantidade de hemoglobina
e do volume do sangue.
Da capacidade de neutralização e de tamponamento.
De níveis elevados de triglicérides e colesterina no sangue.
Do gradiente arteriovenoso de O2.
Do nível de lactato e da concentração hidrogeniônica
ADAPTAÇÕES DA UTILIZAÇÃO DE 
FONTES ENERGÉTICAS
TEMPO DE EXERCÍCIO X % METABÓLICO
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TEMPO DE EXERCÍCIO X SISTEMA ATP-CP TAXA DE PRODUÇÃO DE ATP X 
METABOLISMO ANAERÓBIO
TAXA DE PRODUÇÃO DE ATP X 
METABOLISMO ANAERÓBIO
Lactato sanguíneo
Lactato sanguíneo
FADIGA MUSCULAR
•Tópicos centrais na investigação em fisiologia do
exercício;
•A incapacidade do músculo esquelético gerar
elevados níveis de força muscular ou manter esses
níveis no tempo designa-se por fadiga
neuromuscular ;
•A fadiga tem sido, igualmente, sugerida como um
mecanismo de proteção contra possíveis efeitos
deletérios da integridade da fibra muscular
esquelética ;
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FADIGA MUSCULAR
•A fadiga muscular pode resultar de alterações da
homeostasia no próprio músculo esquelético, ou seja,
o resultado do decréscimo da força contrátil
independentemente da velocidade de condução do
impulso neural, habitualmente designada de fadiga
com origem predominantemente periférica;
•A fadiga muscular depende do tipo, duração e
intensidade do exercício, da tipologia de fibras
musculares recrutadas, do nível de treino do sujeito e
das condições ambientais de realização do exercício
FADIGA MUSCULAR
As alterações do pH, da temperatura e do fluxo sanguíneo,
a acumulação de produtos do metabolismo celular,
particularmente dos resultantes da hidrólise
do ATP (ADP, AMP, Pi, amónia),
A perda da homeostasia do íon Ca2+, o papel da cinética
de alguns íons nos meios intra e extra-celulares
nomeadamente, o K+, Na+, Cl-, Mg2+, a lesão muscular;
Principalmente a induzida pelo exercíciocom
predominância de contrações excêntricas e o stress
oxidativo têm sido algumas das causas sugeridas para a
fadiga muscular.....................................................................
FADIGA MUSCULAR
 Fadiga muscular é a diminuição da capacidade do músculo 
em desenvolver força máxima e/ou manter determinado nível 
de força.
Músculo fatigado não consegue gerar força suficiente para 
realizar movimentos de forma adequada.
 CARACTERIZADA POR:
 Redução na força;
 Redução na velocidade de encurtamento;
Aumento do intervalo entre potenciais de ação 
TIPOS DE FADIGA
FADIGA 
DE ORIGEM 
CENTRAL 
FADIGA 
DE ORIGEM 
PERIFÉRICA 
FADIGA DE ORIGEM CENTRAL
Falha voluntária ou involuntária na condução do impulso que
promove: (1)Redução do número de unidades motoras ativas e
(2) Diminuição da frequência de disparo dos motoneurônios;
Inibição da taxa de descarga dos motoneurônios devido a um
mecanismo de feedback reflexo proveniente dos
mecanorreceptores, nomeadamente dos fusos neuromusculares
e/ou dos orgãos tendinosos de Golgi, ou das terminações
nervosas do tipo III e IV, que parecem ser sensíveis à acumulação
de alguns metabolitos a nível muscular durante o exercício;
Relação entre o tempo de exercício até à exaustão e a variação 
da síntese e libertação cerebral de alguns Neurotransmissores, 
normalmente associados a estados/fatores de natureza psicológica 
como a motivação, a atenção, o humor e a depressão e também à 
coordenação neuromuscular (Serotonina, Dopamina e Acetilcolina).
FADIGA DE ORIGEM CENTRAL
Sistema Nervoso Central (SNC)
Diminuição da intensidade/número de impulso nervoso vindo 
do
SNC e enviados aos Motoneurônios (MN)
 Motoneurônios
 Redução no estoque de Ach nos Motoneurônios 
PROPAGAÇÃO NEUROMUSCULAR
 Processos envolvidos na conversão de um Potencial de 
Ação(PA) do axônio do MN para um PA no sarcolema;
PA não é transmitido para todos os ramos dos axônios dos 
MN;
 Redução na de Ach na fenda sináptica
Diminuição da excitabilidade da membrana pós-sináptica 
(sarcolema). 
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FADIGA DE ORIGEM PERIFÉRICA
Fadiga de baixa frequência (FBF) e Fadiga de alta frequência
(FAF);
FADIGA DE BAIXA FREQUÊNCIA (FBF) :
Caracteriza-se: (1) Por uma acentuada diminuição da força
relativa gerada pelas fibras, quando estimuladas a baixa
frequência (10-30 Hz), comparativamente com frequências de
estimulação elevadas (100Hz); (2) Por uma recuperação lenta
da força e (3) Pela persistência de sinais de fadiga;
Relacionada com a taxa de turnover protéico necessário para
a regeneração e reparação das estruturas protéicas musculares
lesadas durante e após o exercício. Alguns autores sugerem
que a perda de homeostasia celular ao ion Ca2+;
FADIGA DE ORIGEM PERIFÉRICA
Fadiga de baixa frequência (FBF) e Fadiga de alta
frequência (FAF);
FADIGA DE ALTA FREQUÊNCIA(FAF) :
Diminuição da força, acompanhada pela diminuição da
amplitude e duração do potencial de ação e pela
diminuição da força, acentuada pelo aumento das
concentrações de Na+ intracelulares e K+ extracelulares;
Este aumento poderá resultar da incapacidade de manter
o gradiente iônico em torno da membrana sarcoplasmática
das fibras musculares esqueléticas.
FADIGA DE ORIGEM PERIFÉRICA
Fatores que afetam a ciclagem das 
pontes transversas entre actina e 
miosina são:
 Redução no ritmo de liberação e, 
principalmente, captação de cálcio 
intracelular pelo retículo 
sarcoplasmático;
 Redução da afinidade pelo cálcio da 
troponina, tropomiosina para poder 
ocorrer a ligação entre actina e miosina;
 Reduções no suprimento de energia 
ao músculo (ATP);
FADIGA DE ORIGEM PERIFÉRICA
Durante a atividade física o fluxo sanguíneo nos músculos 
exercitados deve aumentar para:
Suprimento de substrato energético;
Remoção de metabólitos;
 Dissipação de calor
PORÉM, …
Quando um músculo está ativo aumenta a pressão 
intramuscular que …
 Comprime os vasos sanguíneos e diminui …
 Ocorre mais durante contrações isométricas sustentadas;
 Força acima dos 15% do máximo 
FADIGA DE ORIGEM PERIFÉRICA
PRINCIPAIS CAUSAS:
Depleção energética;
A diminuição da liberação de Ca2+ pelo Retículo
Sacorplasmático;
 A acidose metabólica induzida pelo exercício (PH,
fosfato, lactato ).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ROBERGS, R. A.; ROBERTS, S. O. Princípios
fundamentais de fisiologia do exercício para aptidão,
desempenho e saúde. São Paulo: Phorte Editora, 2002;
POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do exercício:
teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho.
6.ed.São Paulo: Manole Editora, 2009...............................
McARDLE, W. D.; KATCH, F. I.; KATCH, V. L. Fisiologia
do exercício: energia, nutrição e desempenho humano.
7.ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan, 2011....