Aula 5

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Bioenérgética e exercício
Disciplina: Fisiologia do Exercício
Prof: Cícero Freitas
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Temas 
Tipos de fibras musculares
CHO, lipídeo e proteína durante o exercício
Exercício Anaeróbico 
LOGO
Introdução a bioenergética
Exercício Aeróbico 
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Como atingir 44 Km/h, 12m/s, 100 m em 9’59’’ com 41 passos?
Que energia é essa?
Metabolismo
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Energia
 É definida como a capacidade de realizar trabalho, mas isso não diz respeito às muitas funções biológicas que dependem da produção e da liberação de energia;
Formas de energia:
 Química
 Mecânica
 Elétrica
 Térmica
 Luminosa
 Nuclear
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Leis da termodinâmica:
1ª Lei:
 A energia não pode ser criada ou destruída, ela é transformada de uma forma para outra.
2ª Lei:
 A produção de energia é ligeiramente ineficiente, pois parte dela não é aproveitável na liberação de energia, sendo assim aumentando a entropia (calor).
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6CO2+6H2O+ Luz Solar
Fotossíntese
C6H12O6+6O2+Eneregia
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Como fazer para manter 
a atividade física?
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 Os alimentos, pricipalmente os carboidratos e as gorduras, são compostos por carbono, hidrogênio e oxigênio;
 No caso das proteínas, são formadas por nitrgênio.
Wilmore & Costill, 2001
Fontes de energia:
ciceroff@bioqmed.ufrj.br
ALIMENTOS & 
ATIVIDADE FISICA
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Fontes de energia:
Carboidratos:
 Monossacarídeos
 Dissacarídeos
 Polissacarídeos 
(Glicose, Frutose e Galactose)
(Sacarose, Maltose e Lactose)
Sacarose = Glicose + Frutose
Maltose = Glicose + Glicose
Lactose = Glicose + Galactose
Amido
Glicogênio
 Armazenado nos músculos e no fígado
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Carboidratos da dieta
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Relação entre quantidade e velocidade de liberação de energia
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Proteínas
Aminoácidos:
 Enzimas
 Transportadores e Aceptores (NAD/FAD)
 Tecido / Estrutura
Usada como fonte energética pela inanição
Em exercício prolongado podem fornecer de 5-10% da energia, ou equivalente a 1g de proteína para produzir 4 kcal.
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Armazenamento de energia (Homem – 70Kg) 
Capacidade de força para sistemas fosfagênios Músculo Vastus Lateralis
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Metabolismo
 A cada minuto do dia ocorrem milhares de reações químicas;
 Coletivamente, essas reações são denominadas METABOLISMO;
 Neste são incluídos vias metabólicas capazes de sintetizar moléculas (reações anabólicas), como também degradar moléculas (reações catabólicas);
 As vias metabólicas que converte a energia dos nutrientes (carboidratos, proteínas e gorduras) para energia biologicamente utilizável, é denominado Bioenergética. 
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Reações Acopladas
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Enzimas
Função catalizadora:
 Reduz a energia de ativação
Fatores que regulam a atividade enzimática:
 Temperatura
pH
Interage com substratos específicos:
 Cada enzima possui sulcos e saliências específicos (encaixe das moléculas específicas)
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Efeito da Temperatura 
na atividade enzimática
Efeito Q10:
 Para cada mudança de 10º na temperatura, a taxa de reação enzimática dobra
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Efeito da temperatura na atividade enzimática
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Efeito do pH na atividade enzimática
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Enzima limitadora da velocidade (Alostérica)
Ação da enzima limitadora
Enzima 1
Enzima 2
Enzima 3
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Metabolismo energético
Fontes de Energia (Carboid., Lipídeo, Proteína)
Armazenamento 
Vias de produção de ATP (Regulação das vias de produção de ATP)
PCr
Glicólise
Oxidação
Manutenção da glicemia
Músculo x Fígado
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Bioenergética
Formação do ATP:
 Degradação da CP (creatina fosfato)
 Degradação glicose (glicólise) e do glicogênio (glicogenólise)
 Fosforilação oxidativa do ATP
Vias Anaeróbias:
 Não envolvem O2
 CP e Glicólise
Vias Aeróbias
 Requerem O2
 Fosforilação oxidativa
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Vários desportos e seus sistemas energéticos predominantes
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ciceroff@bioqmed.ufrj.br
Contração Muscular
ciceroff@bioqmed.ufrj.br
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ciceroff@bioqmed.ufrj.br
Pontes Cruzadas
ciceroff@bioqmed.ufrj.br
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Fosfato de alta energia
 ATP – Adenosina Trifosfato
- Composto de adenina, ribose e três grupos fosfatos
 Formação
ADP + Pi 
 Degradação
ATP + H2O
ATPase
ADP + Pi + Energia
ATP
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ATP
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Sistema Fosfagênios
 Utilização de ATP imediata
6mMol / Kg-1
2-3” Contração
Adenilato quinase
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Sistema Fosfagênios
ADP + ADP ATP + AMP
ATP + H2O ADP + Pi + Energia
Adenilato quinase
 O AMP é um importante ativador das enzimas alostéricas Fosforilase (Glicogenólise) e Fosfofrutoquinase (Glicólise) 
ATPase
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PCr
Vias de produção de ATP
CK (músculo esquelético, cardíaco e cérebro)
ATP ATPase ADP + Pi + H+
PCr + ADP + H+ CPK ATP + Cr
	
24mMol / Kg-1
8-12” Contração
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Lançadeira PCr
PCr + ADP 		ATP + Cr
ATP ADP
CPK
mitocôndria
sarcoplasma
PCr 		Cr
CPK
ADP 		ATP
ATPase
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ciceroff@bioqmed.ufrj.br
ciceroff@bioqmed.ufrj.br
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Resumindo
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Precisamos de outras fontes de energia para manter a atividade física por mais tempo!
ciceroff@bioqmed.ufrj.br
ciceroff@bioqmed.ufrj.br
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Intensidade
 Oxidação de CHO
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DURAÇÃO 
 Oxidação de CHO
Depleção de glicogênio 
hepático e muscular
Intensidade do exercício diminui
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Glicólise anaeróbia
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ciceroff@bioqmed.ufrj.br
Produção de ATP da PCr e Glicólise
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Utilização de ATP anaeróbico e poder de reposição durante 30 s de sprint
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Contribuição da sintese de 
ATP em 2 sprints de 30 s
Anaeróbica
Aeróbica
Aeróbica
Anaeróbica
ATP
ATP
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Metabolismo durante o sprint
Glicólise
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PCr
ATP
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Lactato
ATP
Fosfocreatina
Pi livre
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Regulação da Glicólise
Carga de energia é o primeiro regulador
PFK (phosphofructokinase) primeira enzima limitante
		Estimuladores
		Inibidores
		Pi
		ATP
		ADP
		PCr
		F-2,6-P
		H+ 
		EPI
Ca++
		
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glicose
ATP
ATP
PFK
 4 ATP
piruvato
lactato
acetil CoA
mitocondria
glicogênio
sarcolema
sangue
glicolise
Regulação durante o exercício
Fosforilase
+Ca2+, EPI, Pi, ADP 
+Ca2+, insulina
+Pi, ADP, EPI
rápido
lento
-H+
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PIRUVATO
H+
NADH
LACTATO
DESIDROGENASE
NAD+
LACTATO
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PIRUVATO
H+
NADH
LACTATO
DESIDROGENASE
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LACTATO
DESIDROGENASE
NAD+
LACTATO
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Remoção do Lactato
 Tampão Sangüíneo
 Oxidado no Coração e no Músculo
 Oxidado no Fígado
 - Bicarbonato de Sódio
 - Ressíntese de glicose e glicogênio (ciclo de cori - cori)
 - Ressíntese de Piruvato pelo MCT1 e LDH
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Remoção do Lactato
 Oxidação no coração e no músculo esquelético 
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Remoção do Ácido Láctico
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MÚSCULO
GLICOSE
PIRUVATO
LACTATO
FÍGADO
LACTATO
PIRUVATO
GLICOSE
CICLO DE CORI
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MÚSCULO
GLICOSE
PIRUVATO
LACTATO
MÚSCULO
(Fibras tipo I)
MÚSCULO
CARDÍACO
FÍGADO
LACTATO
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Produção Aeróbia de ATP
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Ciclo de Krebs
Formação de 2 ATP
Oxi-redução 6 NADH e 2 FADH
6 CO2
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Cadeia de Transporte de Elétrons
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Ciclo ATP
Glicogênio
Glicólise
Glicose
CP
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Glicogênio
Glicólise
Glicose
CP
Ciclo ATP
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Ciclo ATP
Glicose
CP
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Glicogênio
Glicólise
Glicose
CP
Ciclo ATP
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Metabolismo e duração
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ciceroff@bioqmed.ufrj.br
Fazer exercício faz bem!!!!!
ciceroff@bioqmed.ufrj.br
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Interação das vias energéticas
 A interação entre a produção aeróbia e anaeróbia de ATP está relacionada com e duração e a intensidade do exercício
Atividades de curta duração e alta intensidade
 Maior contribuição das vias anaeróbias
Atividades
de longa duração e baixa intensidade
 Maior contribuição das vias aeróbias
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Determinação do substrato
Quociente respiratório (QR)
Carboirdratos
Gorduras
129ATP
RQ= 6CO2
6O2
 = 1,0
RQ= 16CO2
23O2
= 0,71
RQ= VCO2
VO2
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Interação das vias energéticas
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 Deficit de O2
Transição do repouso ao exercício
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 Indivíduos treinados possuem um déficit de O2 menor em comparação a indivíduos não treinados
 Após atingir o estado estável a necessidade de ATP é satisfeita pelo metabolismo aeróbio
Deficit de O2
Causas:
 Rápido aumento no consumo de O2
 O aumento não imediato, sugere a contribuição anaeróbia de energia
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Causas das três fases da cinética
Em altas intensidades, esta tem sido comumente descrita pelo somatório de três funções exponenciais: 1) componente cardiodinâmico: atribuído ao aumento no fluxo de sangue venoso alveolar; 2) componente primário (rápido): atribuído principalmente à extração e consumo de O2 pelos músculos ativos e; 3) componente secundário (lento): tem início após cerca de 2-3 min, correspondendo a um aumento superior à taxa de requisição de trabalho (Bearden; Moffatt 2000, Engelen; et al. 1996).
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Recuperação do exercício
Débito de O2
EPOC (Excess post-exercise oxygen consumption)
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Recuperação do exercício
Débito de O2
 Possui 3 fases 
 Fase I (ressíntese):
 - Ressíntese de ATP-CP
 - Reposição das reservas de O2 no músculo e no sangue
 Fase II (remoção):
 - Remoção de hormônios do estresse (catecolaminas)
 - Remoção metabólicos teciduais (H+, lactato, CO2…)
Ajustes circulatório e respiratório
Ajustes térmicos
Reposição de glicogênio
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 Fase III (mioplasticidade e neuroplasticidade):
Recuperação do exercício
 Aumento das adaptações (específico)
- Aumento de enzimas glicolíticas 
- Aumento de enzimas oxidativas 
- Aumento do número de mitocôndrias
- Aumento do número de proteínas transportadoras (NAD, FAD)
- Aumento do número de proteínas contráteis (actina, miosina)
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Estudo Dirigido
Descreva as vias metabólicas aeróbicas e anaeróbicas e em que atividades físicas essas vias estão mais ativadas.
Explique o mecanismo de ativação da produção de lactato durante exercícios de alta intensidade e a relação com o limiar aeróbico. Descreva sobre o mecanismo de remoção do lactato pelo fígado e coração.
Descreva como os carboidratos e lipídios são utilizados em função do aumento da intensidade e da duração do exercício
Explique o que é EPOC. Descreva sobre o débito de oxigênio. 
Descreva as 3 fases da recuperação após o exercício.
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Blood flow was occluded in both of these experiments, thus, all ATP was from anaerobic sources.
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There was a 49% difference in anaerobic ATP utilization between measurements at 6 and 30 s, however the decrease in power was only 28%.
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Power decreased by 18% for Sprint 2, however there was a 43% decrease in glycolysis and 25% decrease in PCr breakdown.