1-BIOENERGETICA

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“BIOENERGÉTICA” 
O que é Bioenergética ? 
“Ramo da biologia próximo da bioquímica que estuda as 
transformações de energia pelos seres vivos.” 
 (dicionário Houaiss) 
“Parte da fisiologia que estuda as transformações de 
energia nos seres vivos” 
 (dicionário Universal) 
“Estudo dos processos envolvidos na transformação e 
utilização de energia pelos seres vivos” 
ENERGIA 
“Capacidade que um corpo, uma substância ou um sistema 
físico tem de realizar trabalho”. 
 (dicionário HOUAISS) 
“Propriedade de um sistema que lhe permite realizar 
trabalho”. 
 (dicionário AURÉLIO) 
“Capacidade do organismo para realizar trabalho 
biológico.” 
Trabalho Biológico 
A Energia na Natureza Princípio da Conservação de Energia 
1ª Lei da Termodinâmica: 
...a energia não se cria nem se destrói só se transforma 
de una forma à outra. 
Ciclo Energético Biológico 
 Sol 
 (energia luminosa) 
 Plantas 
 (energia química) 
 Animais e Humanos (trabalho biológico) 
A Energia nos alimentos 
•  Carboidratos 
•  Gorduras 
•  Proteínas 
 A energia dos alimentos não é 
utilizada diretamente para produção 
de trabalho biológico! 
 
 De onde, então, vem a energia que precisamos 
para esses processos? 
Vem da ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP) 
HIDRÓLISE DO ATP 
ATP + H20 ADP + Pi + 
 ATPase 
Energia útil 
(7 a 12 kcal/mol) 
A energia liberada na quebra de ATP é utilizada para 
realizar diferentes formas de trabalho biológico, 
dentre elas a contração muscular. 
Hidrólise da ATP 
Há um problema em relação a ATP... 
!  Molécula muito pesada 
!  Quantidade de ATP no organismos é pequena... 
!  Suficiente para gerar energia para apenas 3 ou 4 segundos de 
atividade... 
Precisa ser restaurada continuamente... 
Como acontece a restauração da ATP? 
!  Através de um processo conhecido como fosforilação, onde: 
ADP + Pi + ATP 
-  Observe que este processo requer energia!!! 
-  Mas, de onde vem a energia para restaurar a ATP? 
energia 
De onde vem a energia para a restaurar a 
ATP? 
"  Dos alimentos 
"  Carboidratos 
"  Gorduras 
"  Proteínas 
"  Da molécula de Creatina Fosfato (CrP) 
O que devemos saber sobre a 
Restauração da ATP? 
•  Esses substratos são utilizados para restaurar ATP 
através de três processos, conhecidos como vias 
energéticas. 
•  As diferentes vias energéticas restauram ATP utilizando 
diferentes substratos. 
•  Cada via energética tem uma TAXA de restauração da 
ATP. Ou seja, diferentes quantidades de ATP são 
restauradas por unidade de tempo. 
Vias Energéticas para Restaurar o ATP 
1.  Sistemas Anaeróbios: 
!  ATP-CP ou Alático ou dos Fosfagênios 
!  Glicolítico ou Lático 
2.  Sistema Aeróbio ou Sistema Oxidativo 
REAÇÕES ACOPLADAS 
 A restauração do ATP ocorre através de 
processos conhecidos como reações acopladas. 
SISTEMA ATP-CP 
(Sistema dos Fosfagênios) 
“Energia Imediata” 
CREATINA FOSFATO (CP) 
Assim como o ATP a molécula de CP 
está presente na célula muscular. 
Liberação de Energia de CP 
 Energia 
 útil 
- A enzima CK catalisa a reação em que a CP é rompida 
para liberar energia. 
- Energia liberada é utilizada para restaurar ATP. 
Ressíntese de ATP através de CP 
Energia 
 útil 
Disponibilidade de Energia Através do 
Sistema dos Fosfagênios (ATP-PC) 
 ATP CrP Fosfagênio 
 total 
1. Concentração muscular 
•  mM/Kg de músculo 4-6 15-17 19-23 
•  mM de massa muscular total * 120-180 450-510 570-690 
2. Energia útil * * 
•  Kcal/ Kg de músculo 0,04-0,06 0,15-0,17 0,19-0,23 
•  Kcal/ Kg de massa muscular total 1,2-1,8 4,5-5,1 5,7-6,9 
* admitindo-se 30Kg de músculo em homem de 70Kg 
* * admitindo-se 10 Kcal por mol de ATP 
Sistema ATP-CP & Exercício 
• A transferência da energia da CrP é essencial: 
- Na transição das situações de baixa para situações de alta demanda de 
energia. 
- Esforços de alta intensidade, alta velocidade ou muita força, que durem 
aproximadamente 10-15 segundos: 
Exemplos: 
•  piques curtos, até 100 metros; 
•  5 - 6 saltos contínuos; 
•  exercício com peso para 1 ou 2RM, etc. 
Dinâmica do Sistema ATP-CP no Esforço 
Note que, enquanto há CP 
disponível, o nível de ATP 
não diminui. Após a 
depleção de CP o nível de 
ATP começa a diminuir. 
Recuperação do sistema ATP-CP 
Depende do nível de treinamento do sujeito: 
•  em 30 segundos, 50% restaurado; 
•  aos 3 minutos, 95% aproximadamente. 
•  Depende do tipo de fibra predominante no 
músculo; as tipo I restauram ATP com maior 
velocidade. Porque? 
Restauração de ATP + CP e a fase de 
recuperação rápida: 
!  70% do ATP-CP foi 
recuperada nos 30” 
iniciais da recuperação; 
!  Recuperação completa 
ocorreu dentro de 3 a 5 
min. 
Restauração de CP 
!  Circulação intacta: 
– 84% após 2’ 
– 90% após 4’ 
– 97% após 8’ 
!  Circulação ocluída: 
– Não ocorre a 
restauração de CP. 
Energética da restauração dos fosfagênios 
!  A energia para a restauração dos fosfagênios é proveniente do 
sistema aeróbio através do O2 consumido durante a FRR; 
!  Uma pequena parcela da energia necessária para restauração dos 
fosfagênios pode ser proveniente da glicólise anaeróbia; 
!  Parte do ATP restaurado é armazenado nos músculos, parte é 
usado para restaurar a CP. 
!  CP só é restaurada a partir da energia liberada por ATP. 
Relação entre a depleção de fosfagênios durante o 
exercício e O2 da FRR SISTEMA GLICOLÍTICO 
O Sistema Glicolítico utiliza a 
energia proveniente da 
desintegração PARCIAL da 
molécula de glicose (glicólise 
anaeróbia). 
Esse processo exige que ocorram 
em torno de 12 reações 
químicas para se obter energia 
para restaurar ATP. 
SISTEMA GLICOLÍTICO 
(Sistema do ácido-lático) 
DESTINO DO AL 
Ciclo de Cori 
Célula Muscular 
Lactato 
Piruvato 
Fígado 
Glicose 
Lactato 
Piruvato 
Glicose / 
Glicogenio 
!  Clicose: C6 H12 O6 
!  Acido Pirúvico: C3 H4 O3 
!  Acido Lático: C3 H6 O3 
GLICÓLISE ANAERÓBIA 
Lactato 
ADP + Pi 
2 ou 3 ATP 
Glicogênio 
 Glicose 
Ácido Pirúvico 
H+ 
GLICÓLISE ANAERÓBIA 
1 mol (180g) CHO 1 mol Ác. Lático + 3 ATP 
60-70g de Ác. Lático 1-1,2 ATP 
Glicólise Anaeróbia 
!  Além da produção de energia, outro evento 
importante durante a glicólise é a remoção de H+ 
da glicose. 
!  Esse H+ é importante para a continuação do 
processo de obtenção de energia. 
!  Ele é transportado para as mitocôndrias. 
Transporte de H+ 
•  O transporte de H+ é feito por duas coenzimas: 
" NAD+: Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo 
"  FAD: Flavina adenina dinucleotídeo 
Obs: 
- O transporte de H+ proveniente da glicólise é feito exclusivamente por 
NAD, formando NADH+. 
- H+ removido de outros substratos também são transferidos por FAD, 
formando FADH. 
Capacidade do Sistema Glicolítico 
 Por kg de músculo massa muscular total 
Tolerância máx do ácido lático (gramas) 2,0-2,3 60-70 
Formação de ATP (milimoles) 33-38 1.000-1.200 
Energia útil (kilocalorias) 0,33-0,38 10,0-12,0 
Sistema Glicolíticoe Exercício 
-  Predomina quando: 
-  - Realizados esforços de alta intensidade, 
-  - Alta velocidade, 
-  - ou que exijam muita força por um período maior que 10 ou 
15 segundos: (potencia máxima entre 1 e 3 minutos) 
Exemplos: 
!  - corridas de 200, 400, 800 metros; 
!  - natação 100 m; 
!  - 15 saltos contínuos; 
!  - exercício com peso para 6 a 15 RM, etc. 
SISTEMA AERÓBIO 
"  Glicólise Aeróbia (término da desintegração dos CHO) 
"  Ciclo de Krebs 
"  Sistema de Transporte de elétrons. 
desintegração 
das gorduras e aminoácidos 
GLICÓLISE AERÓBIA 
Acetil coenzima A 
ADP + Pi 
2 ou 3 ATP 
Glicogênio 
 Glicose 
Ácido Pirúvico 
H+ 
Perceba que o processo de 
glicólise é o mesmo, quer 
haja O2 ou não. A presença 
de O2 determina somente o 
destino do ácido pirúvico. 
Acido Pirúvico 
Acido lático 
Glicose 
Ciclo de Krebs 
Etapa 
anaeróbia 
Etapa 
Aeróbia 
Acetil-
CoA 
GLICÓLISE 
GLICÓLISE 
!  No processo de glicólise, parte do acido pirúvico 
formado é convertido em lactato, parte em 
Acetil-CoA. 
!  A Acetil-CoA é formada para que a degradação 
da glicose continue e assim mais energia seja 
obtida pra restaurar ATP. 
!  Esse processo ocorre nas mitocôndrias. 
Mitocôndrias 
-  Ciclo de Krebs 
-  Sistema de transporte de 
elétrons 
- Fosforilação oxidativa 
CONTINUAÇÃO da DESINTEGRAÇÃO da GLICOSE 
SARCOPLASMA 
MITOCÔNDRIA 
Ciclo de Krebs 
!  Restauração de 2 moléculas de ATP 
!  Formação de CO2 (corrente sangüínea# pulmões # 
expelido do organismo) 
!  Formação de NADH e FADH (encaminham H+ para o 
STE) 
Cadeia de Transporte de elétrons 
!  Ocorre na membrana interna das mitocôndrias. 
!  Elétrons são transportados/tranferidos ao longo de uma 
série de moléculas (citocromos) 
!  
!  H+ é clivado em prótons e elétrons 
!  No final da cadeia, os elétrons são combinados com O2, 
nessa fusão ocorre liberação de energia. 
!  Energia obtida de uma molécula de glicose permite 
restauração de 34 moléculas de ATP. 
Velocidade da Glicólise Glicólise Rápida 
CHO Ácido Pirúvico + H+ + ATP 
 
 
 
Acetil-CoA 
LACTATO 
(Mitocôndria) 
(Citoplasma) 
Glicólise Intermediária 
CHO Ácido Pirúvico + H+ + ATP 
 
 
 
Acetil-CoA 
(Mitocôndria) 
(Citoplasma) 
LACTATO 
Glicólise Lenta 
CHO Ácido Pirúvico + H+ + ATP 
 
 
Acetil-CoA 
(Citoplasma) 
(Mitocôndria) 
LACTATO 
Utilização da gordura como 
substrato metabólico 
Utilização da gordura como 
substrato metabólico 
Oxidação das Gorduras 
No sarcoplasma: 
•  Triglicerídeos + 3 H2O Glicerol + ac. graxos (AGL) (lipólise) 
Nos adipócitos: 
•  AGLs ( transportado na corrente pela Albumina) 
lipase 
Utilização da gordura como 
substrato metabólico 
"  Catabolismo do Glicerol= 19 ATP 
(gliconeogênese) 
"  Catabolismo do AGL nas mitocôndrias (β-oxidação) 
= 146 ATP 438 ATP 
"  Total= 165 - 457 ATP/ mol 
Utilização da proteína como 
substrato metabólico 
Oxidação das Proteínas 
"  DESAMINAÇÂO = Aminoácidos leusina, isoleucina e valina 
"  Esqueletos de C Ciclo de Krebs 
Capacidade Oxidativa Muscular 
"  Atividade enzimática 
•  Succinato desidrogenase (SDH) 
•  Citrato Síntase (CS) 
"  Composição do músculo 
•  Predominância de fibras tipo I 
"  Suprimento de O2 
!  Coenzimas: 
!  Nicotinamida Adenina dinucleotido = NAD 
!  Flavo-Adenina Dinucleotidio= FAD 
!  NAD # NADH 
!  FAD # FADH 
Explicações para o acúmulo de Lactato 
!  Com predominância do sistema glicolítico, a produção de NADH 
ultrapassa a capacidade da célula em arremessar H+ através da 
cadeia respiratória, independente da disponibilidade de O2. Esse 
desequilíbrio na liberação de subseqüente oxidação do O2 faz com 
que o piruvato passe aceitar o excesso de H+ e forme lactato; 
!  Desequilíbrio entre a produção e remoção do lactato; 
!  Tendência da enzima desidrogenase lática (LDH) nas fibras 
rápidas, em favorecer a conversão do ácido pirúvico para AL. Por 
outro lado, o nível de LDH nas fibras lentas favorece a conversão 
de AL para ácido pirúvico. 
SUBSTRATO MASSA (kg) ENERGIA (KJ) TEMPO DE 
EXERCÍCIO (min) 
Glicogênio 
Hepático 
0,08 1.280 16 
Glicogênio 
Muscular 
0,40 6.400 80 
Glicose 
Sanguínea 
0,01 160 2 
Lipídeos 10,5 388.500 4.856 
Proteína 12,0 204.000 2.550 
Estoques de Energia (capacidade energética) em um homem de 70Kg com 
15% de gordura corporal (Gleeson, 2000) 
ATENÇÃO! 
!  Para que seja mais fácil a compreensão do funcionamento das 
vias de restauração da ATP, seu estudo é feito separado. 
!  No entanto, todas as vias são ativadas logo no início da atividade. 
A intensidade do esforço e sua duração determinam qual via 
predomina no fornecimento de energia. 
!  Para entender isso, é preciso considerar que as vias possuem 
diferentes potências de produção de energia. Se a atividade exige 
grande quantidade de energia, então um sistema energético com 
baixa potência não poderá suprir sozinho todo ATP exigido. 
A figura de a 
utilização relativa 
de gorduras e 
carboidratos em 
função da 
intensidade do 
esforço. 
Carboidratos 
Gorduras 
%
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G
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C
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% VO2máx. 
Glicogênio Muscular 
Glicose sanguínea 
AGL sanguíneo 
Triglicerídeo Muscular 
Intensidade do Exercício 
%
 T
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fo
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 E
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Glicogênio muscular 
Glicose sanguínea 
Triglicerídeo no plasma e músculo 
AGL plasmático 
G
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(K
J.
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-1
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Intensidade do Exercício (% W máx) 
Repouso 
C
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In
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cu
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Fibras Tipo I 
Fibras Tipo II 
 Antes Depois 2 horas após 
Sedentário 
Magro 
Treinado 
Magro 
Altamente 
Treinado 
Obeso Obeso 
Diabético 
Carboidratos 
AGL Plasmático 
Triglicerídeos Muscular e Plasmático Continuum energético 
Contribuição Parcial de Cada Sistema 
Duração do Exercício 
exaustivo (s) 
% anaeróbia % aeróbia 
0-10 94 6 
0-15 88 12 
0-20 82 18 
0-30 73 27 
0-45 63 37 
0-60 55 45 
0-75 49 51 
0-90 44 56 
0-120 37 63 
0-180 27 73 
0-240 21 79 
(Gastin, 2001) 
C
on
ce
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o 
C
rP
 (%
 d
o 
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us
o)
 
Tempo (s) 
(Tempo Modificação na Concentração de CrP no 
gastrocnêmico durante 30 s de flexões plantares). 
C
on
ce
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ra
çã
o 
C
rP
 (%
 d
o 
re
po
us
o)
 
Tempo (s) 
Recuperação da Concentração de CrP no 
gastrocnêmico após 30 s de flexões plantares. 
Recuperação da Concentração de CrP no 
gastrocnêmico após 30 s de flexões plantares. 
Recuperação da Concentração de CrP no 
gastrocnêmico após 30 s de flexões plantares. 
Produção de ATP durante o 1º e o 10º Esforço máximo de uma série de 
10 rep de 6 seg (intervalo de 30 s). 
89,3 
1º Esforço 10º Esforço 
Producao de ATP 
(mmol ATP/ Kg). 
ATP 
Glicólise 
CrP 
Produção Anaeróbia de ATP durante o 1º e o 10º Esforço máximo de uma 
série de 10 esforços de 6 seg de duração (intervalo de 30 s). 
31,6 Producao de ATP (mmol ATP/ Kg). 
Produção Anaeróbia de ATP durante o 1º Esforço máximo de uma série 
de 10 esforços de 6 seg de duração (intervalo de 30 s). 
Producao de ATP 
(mmol ATP/ Kg). 
1º Esforço 
ATP 
Glicólise 
CrP 
Producao 
de ATP 
(mmol 
ATP/ Kg). 
49,6 % 
6,3 %44,1 % 
89,3 
Produção Anaeróbia de ATP durante o 10º Esforço máximo de uma série 
de 10 esforços de 6 seg de duração (intervalo de 30 s). 
ATP 
Glicólise 
CrP 
80,1 % 
16,1 % 
3,8 % 
10º Esforço 
Producao de ATP 
(mmol ATP/ Kg). 31,6 
P
ot
en
ci
a 
M
éd
ia
 (W
) 
Número de corridas em velocidade máxima 
Potência média produzida enquanto os sujeitos realizavam 15 esforços 
pedalando em velocidade máxima por 5 segundos, realizados em 
intervalos de 50 segundos de repouso. 
E 
P
ot
en
ci
a 
M
éd
ia
 (W
) 
Esforço de 6 s / Rep 60 s 
Esforço de 6 s / Rep 30 s 
Potência média produzida enquanto os sujeitos realizavam 
10 esforços pedalando em velocidade máxima por 6 
segundos, realizados em intervalos de 30 ou 60 segundos de 
repouso. 
Número de esforços 
P
ot
en
ci
a 
M
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ia
 (W
) 
Fr
eq
üê
nc
ia
 fi
na
l d
e 
pe
da
la
ge
m
 rp
m
) 
Baixo nível de Glicogênio muscular 
Alto nível de Glicogênio muscular 
Influência da disponibilidade de Glicogênio na freqüência final de 
pedalagem durante cada esforço de uma série de 15 esforços de 6 
segundos de duração, realizados em intervalos de 30 segundos de 
repouso. 
Número de esforços 
Fr
eq
üê
nc
ia
 fi
na
l d
e 
pe
da
la
ge
m
 rp
m
) 
Influencia de 6 dias de suplementação com Creatina ou 
Placebo sobre 
A freqüência de pedalagem durante cada esforço de uma 
série de 10 esforços de 6 segundos de duração, realizados 
em intervalos de 30 segundos de repouso. 
Número de esforços 
Creatina 
Placebo Bibliografia Básica 
FOSS & KATEYAN. Bases Fisiológicas da Educação Física e dos 
Desportos, Guanabara Koogan. 
FOX, BOWERS & FOSS. Bases Fisiológicas da Educação Física e 
dos Desportos, 4ed. Guanabara Koogan, 1991. 
McCARDLE, KATCH & KATCH. Físiologia do Exercício, 4ed. 
Guanabara Koogan, 1998. 
WILMORE & COSTILL. Fisiologia do Esporte e do Exercício, 2ed. 
Manole, 2001. 
PEREIRA & SOUZA. Metabolismo celular e exercíco físico. 
Phorte, 2004.