bioenergetica 2

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1
1
Bioenergética
Bioenergética do 
Exercício
Prof. Tony Meireles
Coordenador do Curso de EF – UNIPAC - Barbacena
Sócio Gerente Pro Health & Performance 
Doutorando PPGEF - UGF
2
Bioenergética
2
Questões a Esclarecer?
Qual a estrutura do curso?
Quais os conhecimentos fundamentais ao 
entendimento dos processos energéticos do 
organismo humano?
Bioenergética - Quais as vias metabólicas e 
como elas se interagem na liberação de 
energia para as atividades físicas?
Metabolismo - Quais as alterações metabólicas 
proporcionadas pelo aumento da demanda 
energética?
Quais os pressupostos conceituais relacionados 
ao entendimento do emagrecimento?
Como prescrever exercícios para o 
desenvolvimento da potência aeróbia com base 
nos cálculos metabólicos?
3
Bioenergética
Interconversões
Energéticas
4
Bioenergética
Princípio da Lavoisier – Conservação de Energia
“Na natureza nada se 
cria, nada se perde, 
tudo se transforma”
Antonie Lavoisier (1743-1794)
5
Bioenergética
Vias de Liberação de Energia e Substratos
Via não-aeróbia
ATP-PC Lática
Via Aeróbia
Carboidratos
Gorduas
Proteínas
Energia para as 
Atividades Orgânicas
6
Bioenergética
Vias de Liberação de Energia e Substratos
Via não-aeróbia
ATP-PC Lática
Via Aeróbia
Carboidratos
Gorduas
Proteínas
Energia para as 
Atividades Orgânicas
2
7
Bioenergética
McArdle, Katch & Katch, 1996
Sistema Anaeróbio - ATP
Mitocôndria
ATP ADP + Pi +Mioatepase
Sarcoplasma
8
Bioenergética
McArdle, Katch & Katch, 1996
Sistema Anaeróbio - ATP-PC
Mitocôndria
ATP ADP + Pi +
PC Creatinaquinase Creatina + Pi +
Sarcoplasma
9
Bioenergética
Sistema Anaeróbio - ADP-ADP
Mitocôndria
ATP ADP + Pi +
ADP + ADP Mioquinase AMP +
Brooks, Fahey & White, 1996
Sarcoplasma
10
Bioenergética
Sistema Anaeróbio – Dinâmica da Relação ATP-CP
Wilmore & Costill, 1994
Relação entre o 
ATP e a PC 
durante um 
exercício de 
velocidade até a 
exaustão
11
Bioenergética
Vias de Liberação de Energia e Substratos
Via não-aeróbia
ATP-PC Lática
Via Aeróbia
Carboidratos
Gorduas
Proteínas
Energia para as 
Atividades Orgânicas
12
Bioenergética
McArdle, Katch & Katch, 1996
Sistema Anaeróbio - Lático
Mitocôndria
ATP ADP + Pi +
Glicose
Lactato PiruvatoLDH
PFK
NADH+H+
Sarcoplasma
3
13
Bioenergética
Glicólise – Fase I - Investimento
Glicose
Glicose-6-Fosfato
Frutose-6-Fosfato
Frutose-1.6-Difosfato
Gliceraldeído-3-Fosfato + 
Dehidroxiacetona Fosfato
Hexoquinase
Fosfoglucoisomerase
Fosfofrutoquinase (PFK)
Aldolase
ATP
ADP
ATP
ADP
Powers & Howley, 1997
X 2
14
Bioenergética
Divisão da Glicólise
1
Bioener gét ica
Glicólise – Fase I - Investimento
Glicose
Glicose-6-Fosfato
Frutose-6-Fosfato
Frutose-1.6-Difosfato
Gliceraldeído-3-Fosfato + 
Dehidroxiacetona Fosfato
Hexoquinase
Fosfoglucoisomerase
Fosfofrutoquinase (PFK)
Aldolase
ATP
ADP
ATP
ADP
Powers & Howley, 1997
X 2
8
Bioener gét ica
Glicólise – Fase II – Geração de Energia (X 2)
ADP
ATP
Powers & Howley, 1997
X 2
Lactato
Gliceraldeído-3-Fosfato
Gliceraldeído-3-Fosfato 
Desidrogenase
1.3 Difosfoglicerato Fosfoglicerato 
Quinase
3 Fosfoglicerato
Fosfogliceromutase
2 Fosfoglicerato
Enolase
Fosfoenol Piruvato Piruvato 
Quinase
Piruvato Desidrogenase 
Lática
ADP
ATP
NAD
NADH+H+ H
H2O
8
Bioener gét ica
Glicólise – Fase II – Geração de Energia (X 2)
ADP
ATP
Powers & Howley, 1997
X 2
Lactato
Gliceraldeído-3-Fosfato
Gliceraldeído-3-Fosfato 
Desidrogenase
1.3 Difosfoglicerato Fosfoglicerato 
Quinase
3 Fosfoglicerato
Fosfogliceromutase
2 Fosfoglicerato
Enolase
Fosfoenol Piruvato Piruvato 
Quinase
Piruvato Desidrogenase 
Lática
ADP
ATP
NAD
NADH+H+ H
H2O
15
Bioenergética
Glicólise – Fase II – Geração de Energia (X 2)
ADP
ATP
Powers & Howley, 1997
X 2
Lactato
Gliceraldeído-3-Fosfato
Gliceraldeído-3-Fosfato 
Desidrogenase
1.3 Difosfoglicerato
Fosfoglicerato
Quinase
3 Fosfoglicerato
Fosfogliceromutase
2 Fosfoglicerato
Enolase
Fosfoenol Piruvato
Piruvato
Quinase
Piruvato
Desidrogenase
Lática
ADP
ATP
NAD
NADH+H+ H
H2O
Mitocôndria 16
Bioenergética
Vias de Liberação de Energia e Substratos
Via não-aeróbia
ATP-PC Lática
Via Aeróbia
Carboidratos
Gorduas
Proteínas
Energia para as 
Atividades Orgânicas
17
Bioenergética
Ciclo de Krebs
McArdle, Katch 
& Katch, 1996
Mitocôndria 18
Bioenergética
Principais Fatos do Ciclo de Krebs
9 Entrada de qualquer substrato
9 Liberação de H+
9 Liberação de Energia
9 Formação de CO2
4
19
Bioenergética
Brooks, Fahey
& White, 1996
Sistema de Transporte de Elétrons
20
Bioenergética
Principais Fatos do STE
9 Recepção final de H+
9 Geração de Energia
9 Formação de H2O
21
Bioenergética
STE em outra visão
22
Bioenergética
Santos TM, Dados não publicados
Integração entre os Sistemas
Sarcoplasma
ATP ADP + Pi +
PC Creatina + Pi +
Glicose
Piruvato Lactato
Mitocôndria
NAD
NADH+H+
Acetil-Co-A
Krebs
H+
STE
CO2
H2O
O2
23
Bioenergética
Sistema Aaeróbio vs. Anaeróbio - Eficiência 
2 ATP + 2 LactatoGlicose Via Não Oxidativa
36 ATP + CO2 + H2OGlicose
Via Oxidativa
Brooks, Fahey & White, 1996 24
Bioenergética
Potência e Capacidade Máxima dos Sistemas 
Brooks, Fahey & White, 1996
Sistema Potência Máxima Capacidade Máxima
(kcal.min-1) (Total kcal)
ATP + CP 36 11.1
Lático 16 15
Aeróbio* 10 2000
* - a partir somente do glicogênio muscular
5
25
Bioenergética
Fox, Bowers & Foss, 1989 
Tempo de Recuperação dos Sistemas Energéticos 
Mímimo Máximo
ATP + CP --- 2 min 5 min
Exercício Contínuo 10 h 46 h
Exercício Intervalado 5 h 24 h
Ressíntese do Glicogênio Hepático --- --- 12 - 24 h
Recuperação Ativa 30 min 1 h
Recuperação Passiva 1h 2 h
Restauração das Reservas de Oxigênio --- 10 - 15 s 1 min
Remoção do Ácido Lático
TempoSistema Observação
Rssíntese do Glicogênio Muscular
26
Bioenergética
Controle das 
Reações
27
Bioenergética
Powers & Howley, 1997
Controle das Reações - Sistema ATP-CP
Enzima
Creatinaquinase
ADP ↑ ATP ↑
--+
28
Bioenergética
Powers & Howley, 1997
Controle das Reações - Glicólise
Enzima
PFK - Fosfofrutoquinase
ADP + Pi ↑ pH ↓
--+
29
Bioenergética
Powers & Howley, 1997
Controle das Reações - Ciclo de Krebs
Enzima
Isocitrato Desidrogenase
ADP + Pi ↑
Ca++ ↑
ATP ↑
--+
30
Bioenergética
Powers & Howley, 1997
Controle das Reações - STE
Enzima
Citocromo Oxidase
ADP + Pi ↑ ATP ↑
--+
6
31
Bioenergética
Powers & Howley, 1997
Controle das Reações - Visão Geral
Via Metabólica Enzima Alostérica Estimuladores Inibidores
ATP - CP Creatina Quinase ADP ATP
Glicolítica Fosfofrutoquinase
AMP, ADP, Pi, pH 
(alto)
ATP, CP, Citrato, 
pH (baixo)
Ciclo de Krebs
Isocitrato 
Desidrogenase ADP, Ca++, NAD ATP, NADH
STE Citocromo Oxidase ADP, Pi ATP
32
Bioenergética
Formação e 
Destino do 
Lactato
33
Bioenergética
STE em outra visão
34
Bioenergética
Powers & Howley, 1997
Formação do Lactato
Glicólise
NADH + H+
Transporte de Hidrogênio
H+
Sarcoplasma
Membrana 
Mitocondreal
Mitocôndria
Ácido 
Pirúvico
Ácido
Lático
LDH
35
Bioenergética
McArdle, Katch & Katch, 1996
Glicólise – Destino do Piruvato e H+
Glicose
Piruvato
Lactato
Mitocôndria
NAD
NADH+H+
Sarcoplasma
H H
H
36
Bioenergética
Músculo Sangue Fígado
Ciclo de Cori - Figado
Powers& Howley, 1997
Glicogênio
Glicose 6 Fosfato
Piruvato
Lactato
Glicogênio
Glicose 6 Fosfato
Piruvato
Lactato
Glicose
RepousoExercício
7
37
Bioenergética
Santos TM, Dados não publicados
Integração entre os Sistemas
Sarcoplasma
ATP ADP + Pi +
PC Creatina + Pi +
Glicose
Piruvato Lactato
Mitocôndria
NAD
NADH+H+
Acetil-Co-A
Krebs
H+
STE
CO2
H2O
O2
38
Bioenergética
Disponibilização de 
Substrato Energético
Glicídeos e Lipídeos
39
Bioenergética
Fontes de Carboidratos para o Metabolismo
Ciclo de Cori Alimentação
Ciclo da 
Alanina Glicose
Glicogênio 
Hepático
40
Bioenergética
Controle da Glicemia
41
Bioenergética
Síntese de Glicogênio
McArdle, Katch 
& Katch, 1996
42
Bioenergética
Síntese de Glicogênio – Etapa 4
McArdle, Katch & Katch, 1996
8
43
Bioenergética
Ciclo da Alanina Glicose
McArdle, Katch & Katch, 1996 44
Bioenergética
Estoque e Mobilização das Gorduras
Coyle, 1997
Tecido Adiposo
Triglicerídeos
(50.000 a 
100.000 Kcal)
Sangue - Plasma Músculo
AGL
Glicerol
AGL
AGL Albumina AGL
Triglicerídeos
(2.000 a 3.000 
Kcal)
COOH
AGL
Krebs
STE
O2
45
Bioenergética
Etapas do Metabolismo Lipídico
Brooks, Fahey & White, 1996
9 Mobilização – quebra do triglicerídeo
9 Circulação – transporte dos AGLs até a musculatura 
ativa
9 Consumo – entrada dos AGLs nos músculos
9 Ativação – preparação para o catabolismo
9 Translocação – entrada dos AGLs ativados na 
mitocôndria
9 β Oxidação – catabolismo dos AGLs ativados em H+
e Acetil-Co-A
9 Oxidação Mitocondrial – ciclo de Krebs e STE
46
Bioenergética
Lipídeos - Mobilização, Circulação e Consumo
Brooks, Fahey & White, 1996
Triglicerídeos
1 1 1 1
AGLs
Glicerol
CoA +
Glicose
Glicerol 3 AGLs
2
3 3 3 3
Acetil-CoAH
CO2
H2O
Músculo
Sangue
Adipócito
Fígado
Triglicerídeo
Glicerol + 3AGLs
Albumina + AGLs
47
Bioenergética
Lipídeos - Mobilização, Circulação e Consumo
9 Enzima lipase – 3 
variações
9 Destino do glicerol
9 Ação da Albumina
9 Ação da Glicose
9 Produto final da Acetil-
Co-A (H+, CO2 e H2O)
Brooks, Fahey & White, 1996
48
Bioenergética
Ação da Enzima Lipase
Powers & Howley, 1997
Lipase 2Mobilização dosTriglicerídeos
Estimula
Inibe
Glicerol + AGL 
(Met. Glicidico) (Beta Oxidação)
Insulina Lactato
Epinefrina Glucagon
Noraepinefrina
9
49
Bioenergética
Ativação e Translocação
Brooks, Fahey & White, 1996
Albumina + 3AGLs
Sarcolema
Receptor Albumina-AGL
Fatty Acil
Carnitina Carnitina
Carnitina Palmitol
Transferase
ATP + CoAFatty Acil-CoA
Acil-CoA
Sintetase
Carnitina Palmitol
Transferase 1
CoA
Fatty
Acil-CoA
Carnitina Palmitol
Transferase 2
Membrana Mitocndrial
Glicose
Alfa-Glicerolfosfato
Triglicerídeo
50
Bioenergética
Ativação e Translocação
9 Ação do Receptor 
Albumina-AGL
9 Síntese de 
triglicerídeo em 
repouso
9 Etapa de ativação 
semelhante à 
Glicólise
Brooks, Fahey & White, 1996
51
Bioenergética
Beta Oxidação
Enol
Hidrase
Beta-Hidroxiacil-CoA
Beta-Cetoacil-CoA
NAD
NADH+H 
Hidroxiacil
Desidrogenase
Fatty Acil-CoA Saturada
CoA
Acetil-CoA
Beta-Cetotiolase
Fatty Acil-CoA
Saturada
Alfa, Beta-Fatty Acil-CoA
FAD
FADH2
Fatty Acil
Desidrogenase
Mitocôndria
Brooks, Fahey & White, 1996
52
Bioenergética
Lipídeos - Beta Oxidação
9 Enzima alostérica - b-
Cetotiolase
9 Liberação de H+ (NAD & 
FAD)
9 Ciclo constante
9 Formação de Acetil-CoA a 
partir da extração de 2
carbonos de b-Cetoacetil-
Co-A
Brooks, Fahey & White, 1996
53
Bioenergética
Lipídeos – Formação de Corpos Cetônicos
Brooks, Fahey & White, 1996
Ácidos Graxos Livres
Acetil-CoA
Fígado e Rins
Sangue
Músculo
Beta-HidroxiacetilbutiratoAcetoacetato
Acetoacetato Beta-HidroxiacetilbutiratoAcetil-CoA
Krebs
STE
54
Bioenergética
Lipídeos – Formação de Corpos Cetônicos
9 Ocorre somente em
situações extremas:
¾ diabetes descontrolada
¾ privação de carboidratos
¾ exercícios prolongados
¾ jejum
9 Tal mecanismo gera H+
principalmente para as 
células nervosas e
hemoglobina
9 Risco de acidose
metabólica
Brooks, Fahey & White, 1996
10
55
Bioenergética
Efeito da dieta sobre a disponibilidade plasmática de nutrientes
Bender, 1993 (in McArdle, Katch & Katch, 1996)
56
Bioenergética
Utilização de Substância Energéticas por Diferentes Órgãos
57
Bioenergética
Comparação da Capacidade dos Substratos
58
Bioenergética
Efeito da alimentação e atividade física (50%) sobre AGL e Glicerol
Pós Absortivo
Jejum
Zinker et al., J Appl Physiol, 69: 1849-1855, 1990
59
Bioenergética
Considerações Preliminares sobre o Metabolismo das Proteínas
9 Diferencia-se dos demais substratos pela 
existência de uma base nitrogenada (NH3+)
¾ Capacidade de infinitas ligações
9 Tradicionalmente desprezada na análise das 
vias metabólicas
¾ BCAA e atividades de longa (leucina, isoleucina
e valina)
¾ Potencial gliconeogênico
¾ Potencializa o metabolismo das gorduras
60
Bioenergética
Classificação
A m in o A cid M etab o lism 
 
T ab le 18 .1 . 
 
E ssen tia l Nonessen tia l 
 
A rg in ine a A lan ine 
H istid in e A sparta te 
Iso leucine A sparagine 
L eucine C yste in e 
L ysine G lu tam ate 
M eth ion ine b G lu tam ine 
P henyla lan ine c G lycine 
T hreon ine P ro line 
T ryp toph an S erin e 
V aline T yro sine 
 
i i i h i d b li i b h i
11
61
Bioenergética
Resumo das Vias de Metabolização dos Aminoácidos
62
Bioenergética
Sítios de Estoque no Organismo
Carboidrato
e
Gordura
NH3
Uréia
Suor e 
Excreção 
Urinária
Proteínas 
Corporais
Excreção pelo 
cabelo, pele, 
unha etc.
Derivados dos 
Aminoácidos
- nucleotídeos
- hormônios
- creatina
Excreção 
Urinária
Proteína e 
Aminoácidos da 
Alimentação
Reservas 
Orgânicas
63
Bioenergética
Preparação dos Aminoácidos
9 Via principal preparatória
¾ Remoção do N e formação do Glutamato
9 Desaminação Oxidativa
¾ Ocorre na matriz mitocondrial do fígado 
¾ Ex.: Glutamato – Alfa-cetoglutarato
(Krebs)
9 Transaminação
¾ Envolve a transferência do N
¾ Agem especialmente com o AA Glutamina
64
Bioenergética
Deaminação e Transaminação
Vários AA GlutamatoN
Amônia
(NH4+)Glutamato
Desidrogenase
NAD+ NADH 
Transaminases
Transaminação
Desaminação
Piruvato + Glutamato Alanina + Alfa-Cetoglutarato
Oxalacetato + Glutamato Aspartato + Alfa-Cetoglutarato
65
Bioenergética
Transporte de Nitrogênio Entre os Órgãos
9 Ciclo Alanina-Glicose
9 Eliminação da Amônia
66
Bioenergética
Entrada dos Aminoácidos no 
Ciclo de Krebs
12
67
Bioenergética
Visão esquemática do metabolismo dos AA
68
Bioenergética
Fontes de Amônia no Organismo
69
Bioenergética
Ciclo da Uréia - Fígado
cytosol
mitochondrial matrix
carbamoyl phosphate
Pi
ornithine citrulline
ornithine citrulline
urea aspartate
arginine argininosuccinate
fumarate
70
Bioenergética
Ciclo da Uréia
71
Bioenergética
Ciclo da Uréia x Ciclo de Krebs
72
Bioenergética
Gliconeogênese - Ciclo da Alanina Glicose
McArdle, Katch & Katch, 1996
13
73
Bioenergética
Exemplo de manifestação em exercício - Leucina
74
Bioenergética
Obrigado
75
Bioenergética
Tarefa Imediata
9 Com base nos slides abaixo, escreva um texto 
direcionado aos seus clientes, explicando como o 
corpo disponibiliza energia para a atividade física.
76
Bioenergética
Dinâmica
9 30 min de redação
9 10 min de observações do primeiro avaliador
9 10 min de observações do segundo avaliador
9 20min para reconsiderações e elaboração 
do documento final para entrega
9 Total – 1h 30min – entrega do documento 
final
77
Bioenergética
Entrada dos Aminoácidos no Ciclo de Krebs
Piruvato
Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA
Citrato
B-Cetogluterato
Sucinil-CoASucinato
Fumarato
Malato
Oxalacetato
Isocitrato
McArdle, Katch & Katch, 1996
Leucina
Fenilalanina
Lisina
Triptofano
Tirosina
Aspartato
Tirosina
Fenilalanna
Isoleucina
Metionina
Treonina
Valina
Arginina
Glutamato
Prolina
Histidina
Leucina
Triptofano
Alanina
Cisteina
Glicina
Serina
Isoleucina
Treonina
Triptofano