Bioenérgetica - Material Completo

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Fisiologia do exercício – 4º semestre 
 
 
 Homeostase é a habilidade dos seres vivos de re-
gular o seu ambiente interno visando a manter uma 
condição estável. 
 Estado estável é um comportamento oposto à 
homeostase, que diz respeito à estabilidade que é 
provocada em alguns órgãos, músculos e tecidos, e 
que pode manter o equilíbrio da produção de subs-
tratos energéticos e a manutenção da frequência 
cardíaca para a realização do exercício. 
 
 
MODALIDADES CÍCLICAS 
 São caracterizadas pela repetição contínua e pro-
longada de um determinado gesto esportivo; corrida, 
ciclismo, natação e remo são alguns exemplos. 
 
MODALIDADES ACÍCLICAS 
 São aquelas que não têm repetição contínua do 
movimento, e em que a naturalidade e a esponta-
neidade dos gestos técnicos são marcantes; futebol, 
voleibol, basquetebol e handebol. 
 
MODALIDADES SEMICÍCLICAS 
 Integram simultaneamente atividades repetitivas e 
espontâneas. 
 
ORIGENS DAS FONTES DE ENERGIA 
 As fontes de energia dos alimentos ingeridos en-
contram-se sob a forma de carboidratos, gorduras e 
proteínas que são armazenadas no organismo em 
estoques necessários para utilização, renovação e 
transformação da energia química em energia 
 
 
mecânica, o que permite ao organismo humano 
executar suas tarefas diárias, em específico os mo-
vimentos propriamente ditos. 
 Energia livre é utilizada para o crescimento e para 
a reparação do organismo, sendo esses os proces-
sos responsáveis pelo aumento da massa muscular, 
pelo reparo de lesões, pelo transporte ativo de subs-
tâncias e pela manutenção da homeostasia. 
 
CARBOIDRATOS 
 Principal fonte de energia extraída dos alimentos, 
mas parte da ingestão dos carboidratos, quando o 
corpo se encontra em repouso, é convertida direta-
mente em moléculas de glicogênio, que são arma-
zenadas no fígado e nos músculos para sua conver-
são em moléculas de energia utilizável. 
 Nas crianças a liberação e produção de energia 
reduz. 
 
GORDURAS 
 São responsáveis pelo fornecimento de energia 
em exercícios de longa duração e baixa intensidade, 
como, por exemplo, a maratona ou provas de 800 
ou 1.500 metros na natação. No entanto, esses esto-
ques de triglicerídeos (forma de armazenamento da 
gordura no organismo) são transformados em sua 
composição básica, constituída de glicerol e ácidos 
graxos, por meio do processo denominado lipólise. 
 
LIPÓLISE 
 É realizada por meio do transporte do glicerol ao 
fígado para a transformação da glicose em glicogê-
nio e sua utilização para liberar a energia necessária 
aos exercícios. 
 Predomina – principalmente – em exercícios de 
intensidade baixa e moderada. 
Fisiologia do exercício – 4º semestre 
 
GLICOGÊNIO 
 É utilizado pelas fibras musculares ativas e poste-
riormente é encaminhado às mitocôndrias das células 
que participarão do ciclo de Krebs, produzindo a 
energia necessária para a realização do esporte. 
 
PROTEÍNAS 
 São os nutrientes que fornecem menos substrato 
para se converter em energia utilizável. Para que isso 
ocorra, é necessário que as proteínas sejam con-
vertidas em glicose, e somente em condições seve-
ras e de depleção dos demais substratos. 
 
 
 
 
 
 
 
ATP – TRIFOSFATO DE ADENOSINA 
 É produzido a partir das moléculas de glicose, bem 
como do glicogênio muscular e hepático que foi es-
tocado. Além disso, é fonte de energia imediata e a 
mais importante para contração muscular. 
 A formação de ATP ocorre a partir da combina-
ção de difosfato de adenosina (ADP). 
 Quando a enzima ATPase quebra essa ligação, a 
energia é liberada e pode ser usada para realização 
de trabalho. (ex.: contração muscular) 
 
 
 A energia livre liberada nessas reações é respon-
sável pelos processos de contração muscular e pe-
los estímulos elétricos neurais que controlam os mo-
vimentos corporais e a regulação hormonal. 
 Portanto, quando se pensa em qualquer atividade 
que utilize movimentos ou mesmo o repouso, é pos-
sível compreender que se está liberando energia 
pela quebra de moléculas de ATP, que estão sendo 
utilizadas para a realização de tal atividade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 As células musculares armazenam quantidades li-
mitadas de ATP e devem ter vias metabólicas capa-
zes de produzir rapidamente ATP. De fato, as células 
musculares podem produzir ATP por meio de uma 
via ou de uma combinação de três vias metabólicas: 
1. Formação de ATP por quebra de fosfocre-
atina (PC); 
 Durante os exercícios, os nutrientes 
primários usados para obtenção de 
energia são as gorduras e os carboi-
dratos, enquanto as proteínas contri-
buem com uma quantidade relativa-
mente pequena. 
Reações endergônicas (anabolismo) são re-
ações que absorvem a energia utilizada no 
funcionamento das células, produzindo no-
vos componentes. 
Reações exergônicas (catabolismo) são rea-
ções que liberam energia para o trabalho 
celular a partir do potencial de degradação 
dos nutrientes orgânicos. 
Fisiologia do exercício – 4º semestre 
2. Formação de ATP via degradação de gli-
cose ou glicogênio (denominada glicólise); 
3. Formação oxidativa de ATP. 
 A formação de ATP pelas vias de PC e glicólise 
não envolve o uso de O2, essas vias são denomina-
das vias anaeróbicas (sem O2). 
 A formação oxidativa de ATP pelo uso de O2 é 
denominada metabolismo aeróbio. 
 
PRODUÇÃO ANAERÓBIA DE ATP 
 Tão rapidamente quanto o ATP é quebrado em 
ADP + Pi no início do exercício, o ATP é ressinteti-
zado pela reação PC. Entretanto, as células muscula-
res armazenam apenas pequenas quantidades de PC 
e, dessa forma, a quantidade total de ATP que pode 
ser formada por essa reação é limitada. A combina-
ção de ATP armazenado e PC é denominada sis-
tema ATP-CP ou “sistema do fosfogênio”. ´ 
 Esse sistema fornece energia para contração 
muscular no início do exercício e durante o exercício 
de alta intensidade e curta duração (duração inferior a 5 
segundos). A formação de novo de PC requer ATP e 
somente ocorre durante a recuperação do exercí-
cio. 
 Exemplo: onde é muito usado o sistema ATP-CP: 
salto em altura, levantamento de peso rápido ou cor-
rida durante uma partida de futebol, a uma distância 
de 9m. 
 
OLHAR CLÍNICO 
A SUPLEMENTAÇÃO COM CREATINA MELHORA 
O DESEMPENHO NO EXERCÍCIO? A depleção da 
fosfocreatina (PC) pode limitar o desempenho no 
exercício breve e de alta intensidade (ex.: corrida de 100-
200m), pois resulta na diminuição da taxa de produção 
de ATP pelo sistema ATP-CP. 
 Estudos demonstraram que a ingestão de grandes 
quantidades de creatina mono-hidrato (20 g/dia) por 
um período de 5 dias acarreta aumento das reservas 
musculares de PC. Foi comprovado que a 
suplementação com creatina melhora o desempe-
nho no contexto laboratorial, durante o exercício de 
curta duração (ex.: 30s) e alta intensidade na bicicleta 
estacionária. 
 Uma segunda via metabólica capaz de produzir 
ATP rapidamente sem envolvimento de O2 é deno-
minada glicólise. 
 
 
 
 
 
 As reações de glicose e piruvato podem ser con-
sideradas como duas fases distintas: 
1. Investimento de energia; 
2. Geração de energia. 
A glicólise consiste na quebra de glicose em piruvato 
ou lactato 
 A glicose é uma molécula composta por 6 carbo-
nos, enquanto o piruvato e o lactato são moléculas 
compostas por 3 carbonos. Isso explica a produção 
de 2 moléculas de piruvato ou lactato a partir de 
uma molécula de glicose. Como não há envolvimento 
direto de O2 na glicólise, a via é considerada anaeró-
bia. Entretanto, na presença de O2 na mitocôndria, o 
piruvato pode participar da produção aeróbia de 
ATP. Dessa forma, além de ser uma via anaeróbia 
capaz de produzir ATP sem O2, a glicólise pode ser 
considerada a primeira etapa da degradação aeróbia 
de carboidratos. 
 
PRODUÇÃO AERÓBIA DE ATP 
 Ocorre dentro da mitocôndria e envolve a intera-
ção deduas vias metabólicas cooperativas: 
1. Ciclo de Krebs; 
2. Cadeia de transporte de elétrons. 
 De forma simplificada, a glicólise en-
volve a quebra de glicose ou glicogênio 
para formação de duas moléculas de 
piruvato ou lactato, com produção lí-
quida de dois ou três ATP. 
Fisiologia do exercício – 4º semestre 
 A função primária do ciclo de Krebs (também 
chamado ciclo do ácido cítrico) é completar a oxida-
ção 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(remoção de hidrogênio) de carboidratos, gorduras 
ou proteínas usando NAD+ e FAD como transpor-
tadores do hidrogênio (energia). 
 O processo de produção aeróbia de ATP é de-
nominado fosforilação oxidativa. Formada por três 
estágios: 
1. Consiste na geração de uma molécula cen-
tral composta por 2 carbonos, acetil-CoA. 
2. É a oxidação da acetil-CoA no ciclo de Krebs. 
3. É o processo de fosforilação oxidativa (forma-
ção de ATP) na cadeia de transporte de elétrons. 
Ciclo de Krebs. A acetil-CoA pode ser formada a 
partir da quebra de carboidratos, gorduras ou prote-
ínas. Por enquanto, vamos enfocar a transformação 
da acetil-CoA a partir do piruvato (este pode ser 
formado a partir de carboidratos e proteínas). 
 Para cada molécula de glicose que entra em glicó-
lise, duas moléculas de piruvato são formadas. E na 
presença de O2, essas moléculas de piruvato são 
convertidas em duas moléculas de acetil-CoA. Isso 
significa que cada molécula de glicose acarreta duas 
rodadas do ciclo de Krebs. 
 A função primária do ciclo de Krebs é remover 
hidrogênio e a energia a eles associada a partir de 
vários substratos envolvidos no ciclo. 
 Além da produção de NADH e FADH, o ciclo de 
Krebs ocasiona a formação direta de um composto 
rico em energia – o trifosfato de guanosina (GTP). 
O GTP é um composto de alta energia, capaz de 
transferir seu grupo fosfato terminal ao ADP e, as-
sim, formar ATP. A formação direta de GTP no ciclo 
de Krebs é chamada fosforilação de nível de subs-
trato. 
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 Até aqui, enfocamos o papel dos carboidratos na 
produção de Acetil-CoA para entrada no ciclo de 
Krebs. A partir de agora vamos ver como é o me-
tabolismo aeróbio das gorduras e proteínas. 
 Observe que as gorduras (triglicerídeos) são que-
bradas para formar ácido graxos e glicerol. Os ácidos 
graxos então podem passar por uma série de rea-
ções para formar acetil-CoA. Embora o glicerol possa 
ser convertido em um intermediário da glicólise no 
fígado, isso não ocorre em uma extensão significa-
tiva no músculo esquelético. Dessa forma, o glicerol 
não é importante como fonte de combustível mus-
cular direta durante o exercício. 
 Durante o exercício, a proteína não é considerada 
uma fonte de combustível importante por contribuir 
apenas com 2-15% do combustível. 
Cadeia de transporte de elétrons (cadeia respiratória 
ou cadeia de citocromo). A produção aeróbia de 
ATP (chamada fosforilação oxidativa) ocorre na mi-
tocôndria. A via responsável por esse processo é a 
cadeia respiratória. 
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EM RESUMO 
 A fosforilação oxidativa ou produção aeróbia de 
ATP ocorre na mitocôndria, como resultado de uma 
interação complexa entre o ciclo de Krebs e a ca-
deia de transporte de elétrons. 
 Moléculas que exercem papéis impor-
tantes na transferência de elétrons são: 
1. Nicotinamida adenina dinucleotí-
dio. 
2. Flavina adenina dinucleotídio. 
A forma oxidada de NAD é NAD+ e sua 
forma reduzida é NADH. 
 Similarmente, a forma oxidada de fla-
vina adenina dinucleotídio é FAD e sua 
forma reduzida é FADH. Observe que 
FADH também pode aceitar um se-
gundo hidrogênio e formar FADH2. 
Fisiologia do exercício – 4º semestre 
 O papel primário do ciclo de Krebs é completar a 
oxidação de substratos e formar NADH e FADH para 
entrar na cadeia de transporte de elétrons. O resul-
tado final da cadeia de transporte de elétrons é a 
formação de ATP e água. A água é formada por 
elétrons aceptores de oxigênio. Desse modo, o mo-
tivo que nos leva a respirar oxigênio é usá-lo como 
aceptor final de elétrons no metabolismo aeróbio.