Tutoria 1 UsoConsumo de energia

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Tutoria 1 – Uso/Consumo de energia
Ligação energética das fontes primárias 
Fosfocreatina 
A fosfocreatina, também conhecida como creatina fosfato ou PCr, é uma mólecula de creatina fosforilada que é um importante depósito de energia no músculo esquelético, já que transporta uma ligação fosfato de alta energia similar às ligações do ATP. A fosfocreatina é clivada instantaneamente para reconstituir a molécula de ATP (gasta na contração muscular) a partir de um ADP e de um novo íon fosfato que se liga a ele, além de formar creatina por 2 a 7 segundos após um esforço muscular intenso. Essa reação de degradação é reversível.
Os poucos segundos (de cinco a oito segundos) em que uma pessoa é capaz de manter a contração muscular máxima se devem ao fato de que a quantidade total de fosfocreatina no músculo, assim como a do ATP, é muito pequena. A quantidade de fosfocreatina é em torno de cinco vezes maior que a quantidade de ATP.
A fosfocreatina tem um papel importante nos tecidos que possuem uma demanda muito alta de energia flutuante, como o músculo e o cérebro. Essa substância é sintetizada no fígado e é transportada para as células musculares para armazenamento.
Hidrólise e a formação de ATP
De uma maneira simplificada, a hidrólise pode ser definida como uma reação em que ocorre a quebra de uma molécula em presença de água. Na hidrólise de ATP, observa-se ao final do processo a produção de energia livre, que vai ser constantemente utilizada pela célula. Além disso, também se verifica a formação de uma molécula de ADP e de um íon fosfato inorgânico. Essa reação pode ser assim representada:
ATP + H2O → ADP + Pi + energia livre
Vale salientar que uma reação inversa a essa pode acontecer, assim, a ADP e o Pi são usados para formar novas moléculas de ATP. Nesse caso, não se observa uma reação exergônica, mas se trata de uma reação endergônica, com a utilização de energia livre. Podemos representar essa reação da seguinte forma:
ADP + Pi + energia livre → ATP + H2O
A molécula de ATP é formada e também utilizada muito rapidamente pelas células. Uma única célula viva necessita de milhões de moléculas de ATP, a cada segundo, para manter suas atividades. Estima-se que uma molécula de ATP é usada cerca de um segundo após a sua síntese.
Uso das fontes primárias de energia 
Sistema Anaeróbio Alático 
O sistema anaeróbio alático, também conhecido como sistema fosfagênio ou sistema ATP-CP, representa uma fonte imediata de energia para o músculo ativo. Atividades que exigem altos índices de energia durante breve período de tempo dependem basicamente da geração de ATP a partir das reações enzimáticas do sistema. O ATP necessário à contração do músculo está disponível tão rapidamente, porque esse processo de geração de energia requer poucas reações químicas, não requer oxigênio e o ATP e o PC estão armazenados e disponíveis no músculo. Esse é o processo menos complicado de gerar ATP. 
A fosfocreatina (PC) tem uma cadeia de fosfato de alta energia, como a do ATP, que também é chamada fosfagênio (daí o nome "sistema fosfagênio"). O PC decompõe-se na presença da enzima creatina fosfoquinase e a energia liberada é utilizada para formar o ATP, a partir do ADP. 
Sistema Aeróbico Lático 
Esse sistema metabólico gera o ATP para necessidades energéticas intermediárias; ou seja, as que duram de 45 -90 segundos, tendo como exemplo atividades tipo: corridas de 400-800 m, provas de natação de 100-200 m, também proporcionando energia para piques de alta intensidade no futebol, róquei no gelo, basquetebol, voleibol, tênis, badmington e outros esportes. O denominador comum dessas atividades é a sustentação de esforço de alta intensidade e não ultrapassam os dois minutos. 
A glicólise anaeróbica, assim como o sistema ATP-CP, não requer oxigênio e envolve a quebra incompleta do carboidrato em ácido lático. O corpo transforma os carboidratos em açúcares simples, a "glicose", usada imediatamente ou depositada no fígado e no músculo, como glicogênio. A glicose anaeróbia refere-se à quebra do glicogênio na ausência do oxigênio. Esse processo é mais complicado quimicamente do que o sistema ATP-CP e requer uma série mais longa de reações químicas. O sistema ácido lático talvez seja bem mais lento do que o sistema fosfagênio, porém produz quantidades mais altas de ATP (3 contra 1 do sistema fosfagênio), com a formação do ácido lático, produto desse sistema, a produção pode nem chegar a 3. Quando o ácido lático chega ao músculo e ao sangue, provoca a fadiga ou, até, uma falência muscular. 
O sistema de ácido lático, ou glicose anaeróbia, não requer oxigênio; gera como subproduto o ácido lático, que causa fadiga muscular; usa somente carboidratos e libera aproximadamente duas vezes mais ATP do que o sistema fosfagênico. 
O sistema ácido lático também proporciona uma fonte rápida de energia, a glicose. Ele é a primeira fonte para sustentar exercícios de alta intensidade. O principal fator limitante na capacidade do sistema não é a depleção de energia, mas o acúmulo de lactato no sangue. A maior capacidade de resistência ao ácido lático de um indivíduo é determinada pela habilidade de tolerar esse ácido. A principal fonte de energia desse sistema é o carboidrato. 
Sistema Aeróbio 
Esse sistema fornece uma quantidade substancial de ATP, utiliza o oxigênio para gerar o ATP e é ativado para produzir energia, durante períodos mais longos do exercício. Fornece energia para exercícios de intensidade baixa para moderada. Atividades como dormir, descansar, sentar, andar e outros. Quando a atividade vai tornando-se o um pouco mais intensa, a produção de ATP fica por parte do sistema ácido lático e ATP-CP. Atividades mais intensas como caminhada, ciclismo, fazer compras e trabalho em escritório também são supridas em parte pelo sistema aeróbico, até que a intensidade atinja o nível moderado-alto (acima de 75%-85% da Frequência Cardíaca Máxima), depois é recrutado para suprir energia suplementar. 
Os melhores exemplos de exercícios que recrutam o sistema aeróbio são: aulas de aeróbica e hidroginástica de 40-60 min., corridas mais longas do que 5.000 m., natação (mais que 1.500 m.), ciclismo (mais que 10 km.), caminhada e triathlon. Qualquer atividade sustentada continuamente em um mínimo de 5 min pode ser considerada aeróbia. 
O ATP liberado da quebra da glicose e/ou dos ácidos graxos, em presença de O², custa centenas de reações químicas complexas, que envolvem centenas de enzimas. A quebra ocorre num compartimento especializado da célula muscular, a mitocôndria. As mitocôndrias são consideradas as "usinas energéticas" da célula e são capazes de fornecer grandes quantidades de ATP para alimentar as contrações musculares. 
O sistema aeróbio possui três fases. A quebra do glicogênio na presença do O², ou glicólise anaeróbia, discutida acima, e a glicólise aeróbia é que o O² evita o acúmulo de ácido lático. O glicogênio e os ácidos graxos são duas principais fontes de combustível utilizadas no sistema metabólico aeróbio. Ocasionalmente a proteína pode ser também usada como fonte de combustível metabólico, mas ocorre quando o corpo está fisiologicamente desgastado por excessos, por dietas ou por níveis extremamente baixos de gordura e glicogênio. 
Em suma, o O² ou sistema metabólico aeróbio requer grande quantidade de O2 para converter o glicogênio em 39 moléculas de ATP e os ácidos graxos, em 130 moléculas de ATP. O ácido graxo ou glicogênio são quebrados e preparados para o ciclo de Krebs e o transporte de elétrons e, como resultados do processo têm CO², H²O e energia. O CO² evapora, a água é eliminada por meio da evaporação e da radiação; e a energia é usada na segunda parte da reação ligada, para sintetizar o ATP.
Tipo de exercício X Consumo das fontes primárias de energia 
· Nos primeiros 2 min de exercício usa-se o sistema anaeróbico láctico e nos minutos seguintes sistema aeróbico 
· A seleção do substrato é influenciada pela duração e intensidade do exercício.
· No exercício prolongado de baixa intensidade, há um aumento progressivoda quantidade de gordura oxidada pelos músculos em atividade. 
· Gorduras são substratos dominante no exercícios de Baixa Intensidade e em tempo prolongado. 
· Carboidratos são substrato dominante no exercício de Alta Intensidade
Fatores que levam o desvio das gorduras para os carboidratos quando a intensidade do exercício aumenta:
· Recrutamento das fibras rápidas
· A intensidade do exercício aumenta as fibras musculares rápidas recrutadas. Estas fibras possuem uma grande quantidade de enzimas glicolíticas, mas poucas enzimas mitocondriais e lipolíticas.
· Aumento do nível sanguíneo de adrenalina
· A adrenalina é liberada com a elevação progressiva do exercício 
· Níveis elevados de Adrenalina aumentam a degradação do glicogênio muscular, o metabolismo dos carboidratos (glicólise) e a produção de lactato.
· A produção aumentada de lactato inibe o metabolismo das gorduras ao reduzir sua disponibilidade como substrato
Ciclo de Cori
Duração do Exercício e Seleção do Substrato
· Durante o exercício prolongado de baixa intensidade (> 30 minutos), ocorre um desvio gradual do metabolismo dos carboidratos em direção ao metabolismo de gordura como substrato 
· As Lipases, em geral, são inativas até serem estimuladas pelos hormônios Adrenalina e Glucagon, os quais aumentam a Lipólise. Este é um processo lento.
· A mobilização dos Ácidos Graxos livres no sangue é inibida pela insulina e pelo nível elevado de ácido láctico.
· A Insulina inibe a Lipase.
· A concentração de Insulina caí durante o exercício prolongado, o que leva a um aumento da Lipase. No entanto, se houver consumo de carboidrato de 30 a 60 minutos antes do exercício, ocorre o aumento de Insulina e redução do metabolismo de gorduras