D1-INME - Aula 04

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NUTRIÇÃO, METABOLISMO E 
FISIOLOGIA DO EXERCICIO FISICO 
Leonardo R. Silveira 
Centro de Pesquisa em Obesidade e Comorbidades 
OCRC - IB Unicamp 
 Parte 1 – 29/07/2019 
Parte 2 – 05/08/2019 
Disciplina 1 – Introdução a Nutrição, Metabolismo e 
Exercício Físico 
Aula 4 – Partes 1 e 2 
Introdução ao Exercício Físico: 
Classificação, aplicação e Papel na saúde 
e na doença 
2 
Ao final da aula o aluno será capaz de... 
3 
• Ao final da aula o aluno será capaz de compreender os 
conceitos moleculares básicos associados que a instalação de 
doenças metabólicas e o papel do exercício físico no controle 
e proteção dessas doenças. 
Obtenção de átomos de carbono 
6CO2 + H2O C6H12O6 + 6O2 
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + H2O 
+ 2.700 kj 
- 2.700 kj 
Bioenergética aplicada a atividade física 
TCA 
Glucose 
Fatty acid 
Função mitocondrial e doenças metabólicas 
TCA 
Glucose 
Fatty acid 
ψ O2 
Glycogen 
ROS 
 Mitochondrial membrane potential and ROS production 
 M
it
o
c
h
o
n
d
ri
a
l 
o
v
e
rl
o
a
d
in
g
 
Acoplamento entre a transferência de elétrons e 
síntese de ATP mitocondrial 
Estado III 
Estado IV 
= CR 
O2 consumido 
Tempo 
= Velocidade de respiração 
(nmol atomos de O/mg prot./min) 
Mitocôndria 
ADP 
O
x
ig
ê
n
io
 
Tempo 
Estado resp. III 
Estado resp. IV 
100% 
0% 
Término do ADP 
Regulação da produção de energia mitocondrial 
Cadeia de Transporte de Elétrons 
Mitocôndria e doenças metabólicas 
Deborah Muoio and Peter Darrel Neufer, 2012 
Korshunov, SS et al., 1997 
resposta sensor metabólico 
regulação da atividade da AMPK 
REGULAÇÃO METABOLISMO 
exercício 
Respostas moleculares do exercício físico 
comunicação entre mitocôndria e genoma nuclear 
Molecular control of biogenesis mitochondrial process 
Controle molecular do processo de biogênese mitocondrial 
Vias de indução da biogênese mitocondrial 
Akt 
v 
v 
v 
v 
Figura 1. Controle do mecanismo de transcrição de genes mitocondriais por co-
ativadores/co-repressores do programa gênico nuclear do processo de biogênese de 
mitocôndrias em células musculares. A figura ainda mostra a hipótese de que o 
NCoR1 pode estar complexando com alvos ainda desconhecidos capazes de regular 
molecularmente o processo de biogênese mitocondrial em células musculares. 
 
PGC-1 (peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)- coactivator 1) 
Puigserver P & Spiegelman BM (2003). Endoc Reviews 24, 78-90. 
Michael LF et al. 2001, PNAS. 
Efeito da expressão do PGC-1 na captação de 
glicose e no conteúdo de Glut4 em miotubos 
Fatores genéticos 
PGC1a 
Adaptações morfológicas 
Lehninger, Principles of Biochemistry 
Helena C. F. Oliveira, IB-Unicamp 
leptina 
HAKIMI, P.; et al. Journal of Biological Chemistry, 282(45):32844-55, Nov. 2007. 
Richard W. Hanson et al. JBC, 2007. 
Super Mouse – Overexpression of PEPCK in skeletal muscle 
MaCardle et. al. 4a Ed. 
Oxidação de glicose/ácidos graxos e adaptação ao treinamento oxidativo (aeróbio) 
Correlação entre transportadores de glicose e atividade mitocondrial 
Efeito do treinamento no Ra de glicose 
Atividade mitocondrial 
Efeito da intensidade na consumo de triacilglicerol 
intramuscular 
Kiens B et al. Am J Physiol Endocrinol Metab, 1999. 
Acetil - CoA 
TCA 
Cycle 
GLUT 
Glucose 
G - 6 - P 
Pyruvate Lactate 
Extrac 
Cytosol 
Lactate 
Glucose 
Acetil - CoA 
TCA 
Cycle 
GLUT 
Glucose 
G - 6 - P 
Pyruvate Lactate 
Extrac 
Cytosol 
Lactate 
Glucose 
CPT - I 
FA - CoA b - Oxid 
CPT - II 
CAT 
FFAT 
FFA 
Facyl - CoA 
CPT - I 
FA - CoA b - 
CPT - II 
CAT 
FFAT 
FFA 
Facyl - CoA 
NAD 
FAD 
NADH FADH 2 
I 
II 
III IV e - e - e 
- e - 
F0 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ + + + + + + + + + + + 
- - - - - - - - - 
( Δ y ) 
( Δ pH) 
A
D
P
/A
T
P
 
T
r
a
n
sp
o
r
te
r
 
- Muscle activity 
- Active transporte 
- Biosynthesis 
- Metabolism 
NAD 
FAD 
NADH FADH 2 
I 
II 
III IV e - e - e 
- e - 
F0 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ + + + + + + + + + + + 
- - - - - - - - - 
( Δ y ) 
( Δ pH) 
A
D
P
/A
T
P
 
T
r
a
n
sp
o
r
te
r
 
- Muscle activity 
- Active transporte 
- Biosynthesis 
- Metabolism 
O 2 H 2 O O 2 H 2 O 
H + H + H + 
H + 
H + H + H + 
H + 
ADP+Pi 
ATP 
ADP+Pi 
ATP 
Regulação bioquímica do metabolismo de glicose e lipídios 
FFA 
FFA 
Fatty 
acyl - CoA 
CPTI 
CPTII 
translocase 
acyl - CoA 
b - oxidation 
FATp GT 
Glucose - 6P 
Fructose - 6P 
Fructose - 1,6 - bi - P 
PFK 
Glucose 
Pyruvate 
cytosol 
M. matrix 
Lactate 
Lactate 
HK 
Acetyl - CoA 
oxaloacetate citrate 
isocitrate 
2 - oxoglutarate 
Succinyl - CoA 
succinate 
fumarate 
malate 
( - ) 
( - ) 
( - ) 
PC 
FFA 
Malonyl - CoA 
Acetyl - CoA 
( - ) 
PDH 
ACC 
A importância do ciclo glicose-ácido graxo em 
condições basais 
Adaptações oxidativas e morfológicas impostas pelo exercício aeróbio 
MaCardle et. al. 4a Ed. 
OUTRAS VARIÁVEIS 
- Concentração de substratos 
-Vascularização 
- Hormônios 
- Concentração de metabólitos 
Cinética de 1a ordem 
A k B 
v = k(A) 
Time 
veloc 
Cinética dos processos de adaptação biológica ao treinamento físico 
Pilegaard H et al (2000).Am J Physiol Endocrinol Metab 279, E806-E14. 
Efeito acumulativo da transcrição sobre expressão de proteína 
60 
80 
100 
1 2 3 4 
20 
40 
Dias de 
Treinamento 
%
 a
c
im
a
 d
o
 c
o
n
tr
o
le
 
RNAm 
60 
80 
100 
1 2 3 4 
20 
40 
Dias de 
Treinamento 
%
 a
c
im
a
 d
o
 c
o
n
tr
o
le
 
RNAm 
60 
80 
100 
1 2 3 4 
20 
40 
Dias de 
Treinamento 
%
 a
c
im
a
 d
o
 c
o
n
tr
o
le
 
RNAm 
80 
100 
1 2 3 4 
20 
40 
Dias de 
Treinamento 
%
 a
c
im
a
 d
o
 c
o
n
tr
o
le
 
RNAm 
80 
100 
1 2 3 4 
20 
40 
Dias de 
Treinamento 
%
 a
c
im
a
 d
o
 c
o
n
tr
o
le
 
1 2 3 4 
20 
40 
Dias de 
Treinamento 
%
 a
c
im
a
 d
o
 c
o
n
tr
o
le
 
20 
40 
Dias de 
Treinamento 
%
 a
c
im
a
 d
o
 c
o
n
tr
o
le
 
RNAm 
proteína 
Silveira, L. R. ; Pilegaard, H. ; Kusuhara, K. ; Curi R ; Hellsten, Y. Biochimica et Biophysica Acta. Molecular Cell 
Research, v. 1763, p. 969-976, 2006. 
 
glicose 
piruvato lactato alanina 
oxaloacetato 
acetil-CoA 
Treinamento anaeróbio 
Efeito da intensidade na produção de lactato 
MaCardle et. al. 4a Ed. 
Mobilização periférica dos ácidos graxos 
 durante o exercício intenso 
Silveira LR et al, Cell Physiol Biochem, 2007. 
O ciclo glicose-ácido graxo durante o exercício intenso 
O ciclo reverso glicose-ácido graxo 
Biochemistry of Exercise X 
leve 
O
xi
d
aç
ão
 d
e 
gl
ic
o
se
 
Glicose 
moderada intensa 
O
xi
d
aç
ão
 d
e 
 A
G
 
Regulação do metabolismo de glicose e ácidos graxos 
Acidos graxos 
REGULAÇÃO METABÓLICA DURANTE O EXERCÍCIO 
INTERMITENTE 
Biochemistry of Exercise IX 
Gasto de energia basal 
Treinamento de força 
ENDURANCE 
Via: AMP-PGC-1αFORÇA 
Via: PKB-TSC2-mTOR 
[AMP] = [Glicogênio] 
PGC-1α = P de AMPK 
Fenótipo de 
Fibras Lentas 
Biogênese 
Mitocondrial 
P de PKB (AKT) 
P de mTOR 
S6K1 
(P70-S6 KINASE) 
SÍNTESE 
PROTÉICA 
P de TSC2 
(TUBERINA) 
[IL-6] PLASMA 
[IGF-1] 
Suplementação de 
Glutamina 
IGF-1 
MIOSTATINA 
(GDF-8) 
FOLLISTATINA 
TREINAMENTO 
DE FORÇA 
TREINAMENTO 
EXCESSIVO 
(Concomitante?) 
e /ou 
MECANISMOS DE 
GLICOCORTICÓIDES 
NF-κB 
TNF-α 
G6K3β 
INSULINA 
P38α / β 
(MAPK) 
Resistência 
à Insulina 
Síntese de 
Ribossomos 
ERK 1 / 2 
(MAPK) 
NFAT 
CALCINEURIN
A 
CONTRAÇÃO 
MUSCULAR 
Ativadas 
também 
pela 
Insulina 
? 
p38γ e ERK 6 
Expressão no 
Músculo elevada 
? ? 
Alterações bioquímicas e morfológicas 
MaCardle et. al. 4a Ed. 
Síntese de proteína muscular 
1.Macardle, William D. Fisiologia do Exercício - Energia, Nutrição e 
Desempenho Humano 6ª Edição, 2008. 
2. Lehninger,A.L. - Princípios de Bioquímica, 4ª Edição– 2006 
3. Marzzoco,A. & Torres,B.B. - Bioquímica Básica – 3ª Ed, 2007. 
4. Biochemistry of Exercise IX. Ed. M. Hargreaves and M. Thompson, 
185 – 200. 7.Champaign, IL: Human Kinetics; 1999. 
5.Biochemistry of Exercise X. Ed. M. Hargreaves and M. Thompson, 
185 – 200. Champaign, IL: Human Kinetics; 2002. 
6.Frank Mooren and Klaus Volke. Molecular And Cellular Exercise 
Physiology, 2005. 
7. Newsholme EA & Leech AR. Biochemistry for Medical Sciences. 
John Wiley & Sons, 1983. 
 
 
Bibliografia