AULA BIOENERGÉTICA

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BIOENERGÉTICA
Profa. Rosilene Linhares Dutra
BIO-QUIMICA
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Bioenergética 
Células e organismos necessitam realizar trabalho para: manutenção da vida, crescimento e reprodução;
Trabalho químico: síntese dos componentes
 celulares;
Trabalho osmótico: acúmulo e retenção de sais e outros compostos contra gradiente de concentração;
Trabalho mecânico: contração muscular e movimento de flagelos.
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Bioenergética 
Estuda fenômenos de transferência de energia para o trabalho celular dos seres vivos;
Descreve como os organismos vivos capturam, transformam e usam energia;
103 átomos identificados na natureza; 
Massa do organismo humano contém:
 3% de nitrogênio 10% de hidrogênio
 18% de carbono 65% de oxigênio
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BIO-QUIMICA
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BIO-QUIMICA
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Atividade Física
Qualquer movimento do corpo produzido pela musculatura esquelética, gerando gasto energético.
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Exercício
 Atividade física com o objetivo de melhorar algum componente da condição física.
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Tipos de Exercício
Aeróbio - Baixa intensidade e longa duração
Anaeróbio - Alta intensidade e curta duração
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Metabolismo Energético vegetal
Sol Energia Nuclear 
Luminosa
Térmica
Fotossíntese 
Energia Química
H2O + CO2 = Carboidratos
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nCO2 + nH2O + luz ---> (CH2O)n + nO2
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Metabolismo Energético
animal
Alimentos
Carboidratos
Lipídios
Proteínas
 Térmica 60%
 Mecânica 20%
 Elétrica 10%
 Química 10%
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Trabalhos biológicos
- Digestão, absorção e assimilação de nutrientes
- Secreção de hormônios em repouso e exercício
- Manutenção dos gradientes eletroquímicos ( Na,K )
- Transmissão de impulsos nervosos
- Síntese de novos compostos químicos e proteínas
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Reações celulares
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As reações químicas que ocorrem nas células são reações acopladas;
A energia liberada em uma reação é utilizada para desencadear a reação seguinte.
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Reações químicas do metabolismo
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Reações de fosforilação/desfosforilação: transferência do grupo fosfato entre 2 substratos. Catalisadas pelas enzimas quinases;
Reações de oxi-redução: transferência de elétrons entre 2 substratos:
 Redução: ganho de elétrons
 Oxidação: perda de elétrons 
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Reações de oxi-redução
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BIO-QUIMICA
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BIO-QUIMICA
ATP
1 Adenosina + 3 Fosfatos
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De onde vem o ATP ?
Macronutrientes
Proteínas
Gorduras
glicose
ácidos graxos
aminoácidos
Carboidratos
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BIO-QUIMICA
Alimentação
Nutrientes
ATP
Energia
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BIO-QUIMICA
VIAS ENERGÉTICAS
ATP – fonte imediata de energia
Reação: ATP ADP + Pi + E
RESSÍNTESE DO ATP
UTILIZA 3 VIAS DE ENERGIA
Depende da intensidade e duração do esforço
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Formas de produção de ATP:
1 - VIA ANAERÓBICA ALÁTICA
Ressíntese - ação da creatina fosfato (CP)
ATP ADP + Pi + E
ADP + CP ATP + C + E
Sem O2 e sem ácido lático
2 - VIA ANAERÓBICA LÁTICA OU GLICOLÍTICA
Ressíntese - decomposição do glicogênio muscular em ácido pirúvico.
GLICOGÊNIO ATP + ÁCIDO PIRÚVICO
3 - VIA OXIDATIVA OU AERÓBICA
Ressíntese - oxidação do glicogênio do fígado e ácidos graxos do tecido adiposo.
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10 seg
30seg
2min
5min
Ressíntese do ATP
100%
Capacidade percentual dos 
sistemas de energia
DURAÇÃO DO EXERCÍCIO
Sistema a curto prazo
(glicólise)
Sistema
 imediato
(ATP-CP)
Sistema a longo prazo
(aeróbio)
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Vias de energia e sua participação na 
duração do esforço
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1 - VIA ANAERÓBICA ALÁTICA
Sistema ATP-CP:
§ É o sistema energético mais simples;
§ Utilização das reservas de ATP;
§ O catabolismo da CP permite a ressíntese de ATP.
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BIO-QUIMICA
Creatina Fosfato
Sintetizado no músculo através da Arginina + glicina;
 Elemento altamente energético nos músculos;
 Principal molécula de ressíntese do ATP nos primeiros 10 segundos de atividade máxima.*
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Sistema ATP-CP:
§ Sustenta necessidades energéticas dos músculos por 3 a 10 s, num esforço máximo;
Ex. corrida
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ATP-CP 
esforço máximo de 14 segundos
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VO2max
		85
		80
		75
		70
		65
		55
		45
		35
		28
		22
		12
VO2Máx
VO2Máx
Plan1
		Tipo de Atividade		VO2Máx
		Esqui Cross Country		85
		Corredores de Fundo		80
		Patinadores de Fundo		75
		Ciclistas de Estrada		70
		Remadores		65
		Nadadores de Fundo		55
		Halterofilistas		45
		Sedentarios Saudaveis		35
		Sedentarios Descapacitados		28
		Paciente Pós Infarto		22
		Paciente Imediatamente Pós Infarto		12
ATP-CP
		100		100
		86		45
		84		25
		82		18
		81		13
		78		8
		60		5
		30		3
ATP
CP
Tempo (s)
% do valor de repouso
Plan3
				ATP		CP
		0		100		100
		2		86		45
		4		84		25
		6		82		18
		8		81		13
		10		78		8
		12		60		5
		14		30		3
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100 metros rasos
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VO2max
		85
		80
		75
		70
		65
		55
		45
		35
		28
		22
		12
VO2Máx
VO2Máx
Plan1
		Tipo de Atividade		VO2Máx
		Esqui Cross Country		85
		Corredores de Fundo		80
		Patinadores de Fundo		75
		Ciclistas de Estrada		70
		Remadores		65
		Nadadores de Fundo		55
		Halterofilistas		45
		Sedentarios Saudaveis		35
		Sedentarios Descapacitados		28
		Paciente Pós Infarto		22
		Paciente Imediatamente Pós Infarto		12
ATP-CP
		100		100
		86		45
		84		25
		82		18
		81		13
		78		8
		60		5
		30		3
ATP
CP
Tempo (s)
% do valor de repouso
atp-cp dados
				ATP		CP
		0		100		100
		2		86		45
		4		84		25
		6		82		18
		8		81		13
		10		78		8
		12		60		5
		14		30		3
Ph
		7.45
		7.4
		7.55
		7.36
		7.4
		7.35
		7.38
		7.3
		7.4
		7.38
		7.35
		7.33
		7.35
		7.38
		7.33
		7.31
		7.3
		7.3
		7.32
		7.25
		7.28
		7.25
		7.22
		7.16
		7.13
		7.16
		7.22
		7.2
		7.26
		7.18
		7.12
		7.15
		7.12
		6.98
		7.11
		7.15
		7
		7.1
		7.12
		7.07
		7.08
		6.98
		6.97
		6.92
		7
		6.9
		6.9
		6.87
		6.9
		6.89
		6.85
		6.8
		6.88
		6.85
		6.83
		6.82
		6.8
[LA] (mmol/l)
pH sangüíneo
Plan2
		1		7.45
		1.5		7.4
		1.2		7.55
		1.6		7.36
		1.3		7.4
		2		7.35
		3		7.38
		4		7.3
		5		7.4
		6		7.38
		7		7.35
		8		7.33
		7		7.35
		8		7.38
		9		7.33
		10		7.31
		9		7.3
		10		7.3
		11		7.32
		12		7.25
		13		7.28
		13		7.25
		14		7.22
		15		7.16
		16		7.13
		17		7.16
		14		7.22
		15		7.2
		16		7.26
		17		7.18
		18		7.12
		19		7.15
		18		7.12
		19		6.98
		20		7.11
		21		7.15
		22		7
		20		7.1
		21		7.12
		22		7.07
		23		7.08
		24		6.98
		25		6.97
		26		6.92
		24		7
		25		6.9
		26		6.9
		27		6.87
		28		6.9
		29		6.89
		30		6.85
		31		6.8
		31		6.88
		30		6.85
		31		6.83
		32		6.82
		33		6.8
PFK
		22.5
		24.4
		31
		50.7
		71.6
		88.3
		96.4
		100
		100
pH sangüíneo
% atividade PFK
Plan4
		6.7		22.5
		6.8		24.4
		6.9		31
		7		50.7
		7.1		71.6
		7.2		88.3
		7.3		96.4
		7.4		100
		7.5		100
100m
		0
		14
		25.3
		34.5
		40
		40
		40
		40
		34.4
		29.6
		24.8
Distância (m)
Velocidade (Km/h)
Plan5
		0		0
		10		14
		20		25.3
		30		34.5
		40		40
		50		40
		60		40
		70		40
		80		34.4
		90		29.6
		100		24.8
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2- VIA ANAERÓBICA LÁTICA OU GLICOLÍTICA :
§ Este sistema produz 2 a 3 ATP.
§ Sustentar necessidades energéticas dos músculos por alguns minutos, durante esforço máximo (ex. corrida).
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Primeira fase da glicólise
Glicose
G-6-P
F-6-P
F-1,6-DP
3-fosfoglicerato
3-fosfoglicerato
ADP
ADP
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Segunda Fase da Glicólise
2 (3-difosfoglicerato)
2 (1-3-difosfoglicerato)
2 (Ácido 3-fosfoglicérico)
2 (Ácido 2-fosfoglicérico)
2 (fosfoenolpiruvato)
2 (ácido pirúvico)
Ácido Láctico
Ácido Láctico
NAD
NADH + H+
ADP
ATP
ADP
ATP
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Rendimento Energético
2 ATP / Glicose
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SISTEMA ANAERÓBIO LÁTICO
SISTEMA DO ÁCIDO LÁTICO
GLICÓLISE ANAERÓBIA
Degradação da glicose ou do glicogênio muscular 
Ácido pirúvico
 
Ácido lático
Produção de ATP: 
Glicose: 2 moléculas
Glicogênio: 3 moléculas.
Sem O2
Com O2
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SISTEMA ANAERÓBIO LÁTICO
Glicólise - acumula ácido lático e débito de O2;
Reservas esgotam em 2 min de exercício;
Exercícios de curta duração e alta intensidade;
Produção de ATP pequena e limitada.
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Acidose Láctica
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VO2max
		85
		80
		75
		70
		65
		55
		45
		35
		28
		22
		12
VO2Máx
VO2Máx
Plan1
		Tipo de Atividade		VO2Máx
		Esqui Cross Country		85
		Corredores de Fundo		80
		Patinadores de Fundo		75
		Ciclistas de Estrada		70
		Remadores		65
		Nadadores de Fundo		55
		Halterofilistas		45
		Sedentarios Saudaveis		35
		Sedentarios Descapacitados		28
		Paciente Pós Infarto		22
		Paciente Imediatamente Pós Infarto		12
ATP-CP
		100		100
		86		45
		84		25
		82		18
		81		13
		78		8
		60		5
		30		3
ATP
CP
Tempo (s)
% do valor de repouso
atp-cp dados
				ATP		CP
		0		100		100
		2		86		45
		4		84		25
		6		82		18
		8		81		13
		10		78		8
		12		60		5
		14		30		3
Ph
		7.45
		7.4
		7.55
		7.36
		7.4
		7.35
		7.38
		7.3
		7.4
		7.38
		7.35
		7.33
		7.35
		7.38
		7.33
		7.31
		7.3
		7.3
		7.32
		7.25
		7.28
		7.25
		7.22
		7.16
		7.13
		7.16
		7.22
		7.2
		7.26
		7.18
		7.12
		7.15
		7.12
		6.98
		7.11
		7.15
		7
		7.1
		7.12
		7.07
		7.08
		6.98
		6.97
		6.92
		7
		6.9
		6.9
		6.876.9
		6.89
		6.85
		6.8
		6.88
		6.85
		6.83
		6.82
		6.8
[LA] (mmol/l)
pH sangüíneo
Plan2
		1		7.45
		1.5		7.4
		1.2		7.55
		1.6		7.36
		1.3		7.4
		2		7.35
		3		7.38
		4		7.3
		5		7.4
		6		7.38
		7		7.35
		8		7.33
		7		7.35
		8		7.38
		9		7.33
		10		7.31
		9		7.3
		10		7.3
		11		7.32
		12		7.25
		13		7.28
		13		7.25
		14		7.22
		15		7.16
		16		7.13
		17		7.16
		14		7.22
		15		7.2
		16		7.26
		17		7.18
		18		7.12
		19		7.15
		18		7.12
		19		6.98
		20		7.11
		21		7.15
		22		7
		20		7.1
		21		7.12
		22		7.07
		23		7.08
		24		6.98
		25		6.97
		26		6.92
		24		7
		25		6.9
		26		6.9
		27		6.87
		28		6.9
		29		6.89
		30		6.85
		31		6.8
		31		6.88
		30		6.85
		31		6.83
		32		6.82
		33		6.8
Plan4
		
Plan5
		
*
*
*
3- VIA OXIDATIVA OU AERÓBICA
§ Glicídeos:
– Glicólise;
– Ciclo de Krebs;
– Cadeia transportadora de elétrons.
§ Lipídeos:
– Lipólise;
– -oxidação;
– Ciclo de Krebs;
– Cadeia transportadora de elétrons.
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*
*
SISTEMA AERÓBIO
Glicólise em presença de O2 sem acúmulo de ác. lático;
A partir de 2 min de exercício;
Exercícios de longa duração e baixa intensidade;
Produção de ATP é grande e ilimitada;
Todas a fontes energéticas são utilizadas (CHO, Proteina, Lipídeos). 
Produção de ATP: 38 moléculas
Com O2
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*
*
Ácidos Graxos
Glicerol
Aminoácidos
Fosfogliceraldeído
Glicogênio/Glicose
Ácido Pirúvico
TRIGLICERÍDEOS
CARBOIDRATOS
PROTEÍNAS
ACETIL-COA
Ácido Lático
CICLO DE KREBS
ENERGIA
SISTEMA DE TRANSPORTE 
DE ELÉTRONS
*
*
*
Sistema Oxidativo: (glicídeos)
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*
*
SALDO ENERGÉTICO
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*
*
BIO-QUIMICA
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*
Cadeia Respiratória
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MITOCÔNDRIA
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*
Sistema Oxidativo: (lipídeos)
§ Lipólise:
- Somente triglicerídeos são fontes de energia importantes;
Para ser utilizado como fonte de energia deve ser clivado em glicerol + ácidos graxos;
 Lipólise desempenhado pela enzima lipase.
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*
*
Sistema Oxidativo: (lipídeos)
§ -oxidação:
- Na mitocôndria ocorre catabolismo dos ácidos graxos;
- Por oxidação ocorre remoções sucessivas de 2c na forma de Acetil-CoA;
- EX: ác. Palmítico – 16 C sofre 7 oxidações
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SELEÇÃO DO SUBSTRATO
Intensidade:
> intensidade = + utilização de CHO
< intensidade = + utilização de lipídeos
PONTO DE CRUZAMENTO:
Ocorre desvio do metabolismo das gorduras para os carboidratos, por:
1º) Recrutamento de fibras rápidas (enzimas glicolíticas)
2º) Aumento do nível sangüíneo de adrenalina (degrada mais glicogênio)
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Sistema Oxidativo:
§ Este sistema produz 39 ou 129 ATP:
Glicídeos: 39 ATP
Lipídeos: 129 ATP
§ Pode sustentar as necessidades energéticas dos músculos por várias horas, durante um esforço sub-máximo (ex. corrida).
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Sistema Oxidativo Glicídico:
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Sistema Oxidativo Lipídico:
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PROTEÍNAS
Contêm C, H e O, N, S, P e Fe;
O metabolismo de grandes quantidades deste nutriente pode representar esforço exagerado para funções hepática e renal;
 Sua principal função é Estrutural;
 
Não tem como função primordial produção de energia para o exercício;
Situações de exercício prolongado, alguns aminoácidos são transformados em glicose;
Pode atender 10 - 15% da necessidade do exercício.
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Metabolismo das proteínas:
§ Os AAs podem ser utilizados como substratos energéticos;
§ gliconeogênese;
§ Aminoácidos convertem em intermediários do metabolismo oxidativo: 
 Ácido pirúvico e Acetil-CoA
§ 1g proteína ~ 4 kcal.
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