Aula 2 - Bioenergética e Integração Metabólica no Exercício Físico

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Prof. Dr. VITOR DE SALLES PAINELLI
O QUE EU VOU DIZER A VOCÊS...
 Revisão de conceitos e do processo de contração muscular;
 Revisão dos Sistemas de Fornecimento de Energia durante 
o exercício para o processo de contração muscular
 Quais são eles?
 Quais as suas características?
 Contribuição Energética X Exercício Físico.
Lancha Jr, A.H.; Pereira-Lancha, L.O.; Nutrição e Metabolismo Aplicados à Atividade Motora (2a edição). São Paulo. Editora 
Atheneu, 2012.
Gropper, S.S; Smith, J.L.; Groff, J.L. Nutrição Avançada e Metabolismo Humano (1a edição). São Paulo. Editora CENGAGE, 2012.
McArdle, W. D.; Katch, F.I.; Katch, V.L. Nutrição para o Esporte e Exercício (3a edição). Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan
S.A, 2012.
Tirapegui J. Nutrição, Metabolismo e Suplementação na Atividade Física (2a edição). São Paulo. Editora Atheneu, 2012.
BIOENERGÉTICA
É o ramo da bioquímica que aborda a
transferência, conversão e utilização de
ENERGIA nos sistemas biológicos.
Josiah Gibbs (1839-1903)
ENERGIA???
ENERGIA!!!
GANDEVIA (2001)
FITTS (2001)
FITTS (1994); ROBERGS et al. (2004)
Ca++
COMPLEXO ACTINA-MIOSINA
Miosina
troponina
ATP
Exemplos de estoques de energia 
no corpo humano
Joule, caloria = 
Unidade de medida
de energia
ATP, uma fonte 100% 
renovável
ANABOLISMO X CATABOLISMO
ANABOLISMO X CATABOLISMO
 ANABOLISMO: etapa do metabolismo de biossíntese
de compostos celulares maiores a partir de moléculas
mais simples e menores;
 CATABOLISMO: etapa do metabolismo onde ocorre a
degradação de moléculas maiores e mais complexas
em moléculas menores e mais simples.
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Glicogênese
MACRO E MICRONUTRIENTES
SUPLEMENTOS ALIMENTOS
NUTRIENTES
MACRO MICRO
CARBOIDRATOS PROTEÍNAS GORDURAS VITAMINAS MINERAIS
•PROVISÃO DE ENERGIA
•REGULAÇÃO DO METABOLISMO
•CRESCIMENTO E DESENVOLVIMENTO
MACRO VS MICRONUTRIENTES
VITAMINA C
C6 H8 O6
176,09 g / mol
GLICOSE
C6 H12 O6
180,16 g / mol
(< 1 g / dia)
NECESSIDADES DIÁRIAS!
(> 1 g / dia)
CALORIAS!
Mecanismos para a manutenção da 
demanda energética durante o 
exercício físico
 IMEDIATO
SISTEMA ANAERÓBIO ALÁTICO
(degradação de ATP e fosforilcreatina)
 ANAERÓBIO
SISTEMA ANAERÓBIO LÁTICO
(glicogenólise e glicólise)
 OXIDATIVO
SISTEMA AERÓBIO
(Ciclo de Krebs e Cadeia Transportadora de Elétrons)
SISTEMA ANAERÓBIO ALÁTICO
SISTEMA ANAERÓBIO ALÁTICO
SISTEMA ANAERÓBIO ALÁTICO
%
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Tempo de exercício (segundos)
Adaptado de GUYTON (2001)
EXAUSTÃO
SISTEMA ANAERÓBIO LÁTICO
GLICÓLISE
SISTEMA ANAERÓBIO LÁTICO
ROBERGS et al. (2004)
SISTEMA ANAERÓBIO LÁTICO
ROBERGS et al. (2004)
Ciclo de Cori
SISTEMA ANAERÓBIO LÁTICO
Saldo final: + 2 ATP’s
Costill et al. Int J Sports Med 1984, 5:228-31
7.1
6.6
p
H
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H
 m
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Íons H+ e Acidose Muscular
pH muscular (repouso): ~7.0 – 7.1
pH muscular (pós exercício intenso): ~6.5 – 6.4
GLICOGÊNIO GLICOGÊNIO (n-1)
glicogênio 
fosforilase
GLICOSE
fosfo-fruto-
quinase (PFK)
2 PIRUVATO
2 LACTATO2 ACETIL-CoA
FITTS (1994); ROBERGS et al. (2004)
Íons H+ e Fadiga
pH muscular (repouso): ~7.0 – 7.1
pH muscular (pós exercício intenso): ~6.5 – 6.4
FITTS (1994); ROBERGS et al. (2004)
Íons H+ e Fadiga
Ca++
Ca++
Miosina
troponina
ATP
Mecanismos de defesa contra a 
‘acidose muscular’
➢ intracelular
➢ extracelular
➢ respiratório
➢ renal
imediatos
curto prazo
longo prazo
Tampões Químicos Intracelulares
Tamponamento Dinâmico
Tampões Químicos Sanguíneos
Fosfatos, aminoácidos,... 
(atentar para a pKa!!!)
Transportadores de H+
(MCT, NHE1,...)
Fosfatos, aminoácidos,...
 BICARBONATO (HCO3)
p
H
Quantidade de ácido (íons H+) adicionada
TAMPÃO = substância que se liga, reversivelmente, aos íons H+
 substância capaz de atenuar mudanças bruscas no pH
NENHUMA SUBSTÂNCIA TAMPÃO!!
TAMPÃO = substância que se liga, reversivelmente, aos íons H+
 substância capaz de atenuar mudanças bruscas no pH
p
H
Quantidade de ácido (íons H+) adicionada
SUBSTÂNCIA TAMPÃO ADICIONADA!!
pKa
CAPACIDADE TAMPONANTE
Repouso (pH = 7.1)
Exercício (pH = 6.5)
FADIGA!!!
Substrato pKa Temperatura (°C)
Ortofostato
Inorgânico 6,88 20
Hidrogenofosfato/ 
Dihidrogenofosfato 7,1 - 7,2 25
Anel Imidazol
6,5 25
L-Histidina
6,21 20
Carnosina
6,83 20
Fosforilcreatina 4.5 -----
Artioli et al., 2010
pH muscular (repouso): ~7.0 – 7.1
pH muscular (pós exercício intenso): ~6.5 – 6.4
Mecanismos de defesa contra a 
‘acidose muscular’
➢ intracelular
➢ extracelular
➢ respiratório
➢ renal
imediatos
curto prazo
longo prazo
Tampões Químicos Intracelulares
Tamponamento Dinâmico
Tampões Químicos Sanguíneos
Fosfatos, aminoácidos,... 
(atentar para a pKa!!!)
Transportadores de H+
(MCT, NHE1,...)
Fosfatos, aminoácidos,...
 BICARBONATO (HCO3)
NHE1
MCT 
IV
Na+ / 
K+
H+
Na+
H+ Lactato
K+
EXTRA
INTRA
MCT I
Lactato
H+
MEMBRANA MITOCONDRIAL EXTERNA
LDH
PiruvatoAcetil-CoA
MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA
Na+
ATP
ADP + Pi
HCO3
- + H+ CO2 + H2O
CAII
Mecanismos de defesa contra a 
‘acidose muscular’
➢ intracelular
➢ extracelular
➢ respiratório
➢ renal
imediatos
curto prazo
longo prazo
Tampões Químicos Intracelulares
Tamponamento Dinâmico
Tampões Químicos Sanguíneos
Fosfatos, aminoácidos,... 
(atentar para a pKa!!!)
Transportadores de H+
(MCT, NHE1,...)
Fosfatos, aminoácidos,...
 BICARBONATO (HCO3)
NHE1
MCT 
IV
Na+ / 
K+
H+
Na+
H+ Lactato
K+
EXTRA
INTRA
MCT I
Lactato
H+
MEMBRANA MITOCONDRIAL EXTERNA
LDH
PiruvatoAcetil-CoA
MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA
Na+
ATP
ADP + Pi
HCO3
- + H+ CO2 + H2O
CAII
SISTEMA AERÓBIO
ROBERGS et al. (2004)
Ok, e esse piruvato, vai para onde?
CITOPLASMA MITOCÔNDRIA
Piruvato
ACETIL-CoA
Proteína transportadora
Ciclo de Krebs – Saldo final
E todos estes NADH e
FADH2 que foram
produzidos durante a
Glicólise e no Ciclo de
Krebs...?
Cadeia Transportadora de Elétrons (ou 
Cadeia Respiratória)
SISTEMA AERÓBIO
SISTEMAS ENERGÉTICOS
BROOKS et al. 2000
ATP-CP
Glicólise
Fosforilação
oxidativa
36
16
10
11
15
167280
Rápido
esgotamento
das reservas
Acidose
Transporte e 
utilização de O2
SISTEMAS ENERGÉTICOS
SISTEMAS ENERGÉTICOS
Verheijen, 1998
CONTRIBUIÇÃO DOS SISTEMAS 
ENERGÉTICOS
“TAKE-HOME MESSAGES”
 A energia, na forma de ATP, permite ao corpo humano e aos seus diversos
órgãos e tecidos a manutenção de suas funções. Sem ele, não haveria vida;
 A razão ATP/ADP determinará o estado de necessidade energético de um
indivíduo, isto é, se ele estará em anabolismo ou catabolismo;
 No que diz respeito ao exercício físico, o ATP é indispensável para o
processo de contração muscular. Uma queda na sua disponibilidade
acarreta na incapacidade de manter a função contrátil, e portanto, na fadiga
muscular;
 Para suprir a demanda energética, o músculo esquelético se utiliza de 3
principais sistemas energéticos: o fosfagênio, o glicolítico e o oxidativo;
 Cada sistema possui características singulares quanto ao local de
ocorrência na célula muscular, à capacidade e à potência de produção
energética, bem como quanto aos substratos utilizados para a produção
de energia e os seus fatores limitantes. Obviamente, isto refletirá na
predominância de um determinado sistema de acordo com o exercício
físico realizado;
“TAKE-HOME MESSAGES”