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Bioenergética do Exercício

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Apresentação em tema: "Bioenergética do Exercício"— Transcrição da apresentação:

1 Bioenergética do Exercício
Do slide nº1 ao 20 aula dada dia 14/03/2006

2 Introdução: energia e exercício
Rendimento no exercício é a expressão da capacidade de produzir energia de forma eficiente Músculos produzem movimento corporal Músculos convertem energia química em energia mecânica O rendimento esportivo é a expressão da capacidade do atleta de produzir energia de forma mais eficiente para atingir a meta do esporte. Os músculos são os grandes responsáveis em produzir movimentos dos segmentos corporais. Eles recebem estímulos do sistema nervoso e convertem a energia química de combustíveis em energia mecânica.

3 O ATP fornece a energia química para a contração
A substancia básica a partir da qual o músculo extrai energia é o trifostato de adenosina, ou ATP. Durante a contração, o ATP é hidrolizado a ADP, tornando disponível energia química para a contração.

4 Vias energéticas reconvertem o ADP
ATP ADP A quantidade de ATP contida no músculo é bastante limitada, e permite a realização de contrações por apenas poucos segundos. A continuação do exercício por períodos maiores, desde os 10 s de um 100 m rasos até as 2 horas de uma maratona, só é possível poque o organismo dispõe de mecanismos que voltam a produzir ATP a partir do ADP.

5 Estrutura do ATP Adenina ADP D-Ribose ATP AMP Adenosina N CH C HC NH2
OH H2 CH2 O ATP é um nucleotídeo composto de uma adenina ligada à d-ribose, formando a adenosina. À adenosina, ligam-se três radicais fosfatos, através de ligações de alta energia. ATP AMP Adenosina

6 ATP ADP CP Cr ATP: via final comum Glicólise e oxidação
A reconversão de ATP a ADP se faz através de três sistemas metabólicos. A primeira delas consiste na doação de um grupamento fosfato da creatina fosfato ao ADP. A segunda e a terceira vias, envolvem a hidrólise de moléculas compostas, tal como a glicose, através da glicólise incompleta ou completa. Esses sistemas incluem aquelas realizadas anaerobia ou aerobiamente.

7 Fontes energéticas para diferentes tipos de atividades I
Potência Velocidade Resistência Localização de Duração Exemplo Sistema enzimático enzimas Sítio de armaz. combustíveis 0 a 3 s 4 a 50 s > 2 min Arremessos, saltos 100 a 400 m rasos 1500 m rasos Uma enzima Uma via complexa Várias vias complexas Citosol Citosol e Mitocôndrias Os exercícios podem ser classificados em três grandes tipos, segundo as respostas fisiológicas que eliciam: potência, velocidade e resistência. Esses tipos de exercício se diferenciam segundo a duração e características das diferentes vias metabólicas. Exercícios de potência apresentam duração extremamente curta e o sistema de reposição do ATP envolve reações simples que ocorrem no citoplasma. Exercícios de velocidade são aqueles com duração entre 4 e 50 s. A restauração de ATP é realizada através de cadeias mais completas de reações, que ocorrem também o citoplasma. Já os exercícios de resistência, são aqueles realizados por tempo superior a 2 minutos. Apresenta vias extremamente complexas, com reações que ocorrem no compartimento citoplasmático e mitocondrial. Citosol Citosol, sangue, fígado e tecido adiposo

8 Fontes energéticas para diferentes tipos de atividades II
Potência Velocidade Resistência Velocidade do processo Forma de Depósito Oxigênio Imediata, muito rápida Rápida Lenta, porém prolongada ATP, CP Glicogênio muscular e glicose muscular, glicose; Lipídeos musculares, sanguíneos e do tecido adiposo; Aminoácidos sanguíeos e hepaticos A natureza das vias metabólicas determinam a velocidade de ressíntese de ATP. Nos exercícios de potência, a reposição de ATP ocorre numa velocidade bastante elevada, devido à simplicidade das reações. Nos exrcícios mais longos de resistência, o metabolismo não permite uma reposição muito rápida. Porém, os estoques são suficientes para sustentar o exercício durante longo tempo. Exercícios de velocidade apresentam velocidadede reposição de ATP elevada, intermediária entre a potência e a resistência. Os três tipos de exercício se diferenciam também quanto ao combustível utilizado. Potência e velocidade utilizam basicamente depósitos intramusculares de CP e glicogênio, respectivamente. Nos exercícios de resistência, a célula muscular, além do estoque intramuscular, dependem do aporte de glicose, lipídeos e aminoácidos extra-musculares. Somente no exercício de resistência o oxigênio é utilizado. Nos outros tipos de exercício, as vias metabólicas predominantes não são oxigênio dependentes. Não Sim

9 Hidrólise do ATP: ATPase
H2O + ADP Pi + ATPase A hidrólise do ATP se inicia com o aumento da atividade da ATPase. O potencial de ação que desencadeia a contração muscular eleva a concentração de cálcio citoplasmático. Este cálcio, por sua vez, desencadeia eventos que culminam com a ativação da ATPase e a hidrólise do ATP a ADP, liberando energia para contração. Enegia

10 O que controla a velocidade de uma reação ?
Ação de massas Catálize enzimática E As reações no organismo são regidos por dois mecanismos primários: 1) concentrações de substratos e produtos; 2) atividade catalítica da enzima. Podemos comparar o fluxo de substâncias numa reação a um sistema de caixas d'água, interligados através de um tubo com um registro Se elevarmos o nível de água na caixa S, a água tenderá a passar pelo turo em direção à caixa P. Quanto maior for o desnível entre S e P, maior será a velocidade de passagem da água. Algumas reações estão acopladas a outras. Isto significa que quando a primeira reação ocorre, parte da energia química pode ser transferido a outra substância ou a outro processo. Podemos controlar o fluxo de água também abrindo ou fechando o registro. Porém, se os níveis nas caixas S e P estiverem equilibrados, não haverá mais fluxo de água entre as caixas, independente da posição do registro. Pela analogia vemos que a relação entre os níveis na caixa d'água determina como a passagem será realizada. Do mesmo modo, em sistemas químicos a reação tende a ocorrer no sentido da substância mais concentrada para a menos concentrada. O registro equivale nesta analogia à atividade catalítica de uma enzima. Com o registro fechado, por maior que seja o desnível entre as caixas, não há fluxo de água. Do mesmo modo, a enzima inibida impede que a reação ocorra. Um sinal externo, no caso a vontade de uma pessoa em fazer a água fluir, ou um sinal biológico, tais como hormônios, presença de moduladores enzimáticos, é o estímulo ativo para o efetivo controle de uma reação. S P

11 Princípio de Le Chatelier
Para uma reação S  P =[P]/[S] ΔG = ΔG0 + RT ln  Keq = [Peq]/[Seq] ΔG0 = -RTln Keq

12 Energia livre e razão de ação de massas de algumas reações

13 Termodinâmica do ATP In vivo, a reação ATP + Cr  ADP + Pi
está em equilíbrio, com Keq  20

14 V = Vmax / (1+Km/[S])

15 Ciclo ATP A T P D CP Lactato Glicogênio Glicose Glicólise Oxidação
Ciclo de Krebs O2 CO2 A passagem do ATP a ADP, gerando energia para a contração poderá ocorrer somente se: a) Houver concentração suficientemente elevada de ATP em relação ao ADP (lei da ação de massas) b) A atividade da ATPase for elevada. Se houver equilíbrio nas concentração de ATP e ADP, mesmo com elevada atividade da ATPase, não haverá liberação de energia a velocidade suficiente para a contração. Este equilíbrio pode ser evitado se aumentarmos a concetração de ATP, ou diminuirmos a concentração de ADP.

16 Ciclo ATP: Via imediata
CP A T P D Lactato Glicogênio Glicose Glicólise Oxidação Ciclo de Krebs O2 CO2 A ressíntese de ATP pode ser realizada a velocidades extremamente elevadas quando há hidrólise de CP ou ressíntese a partir do ADP.

17 Reação da Creatina Fosfato Quinase (CPK)
ADP CP + ATP Cr + CPK A CP reage reversivelmente com o ADP sob a ação da enzima creatina fosfato quinase (CPK), formando ATP e creatina. Durante o exercício, a hidrólise do ATP diminui a concentração deste nucleotídeo e aumenta a do ADP. Isto ocorrendo, há tendência da reação ocorrer da esquerda para a direita, por simples ação de massas. De fato, a atividade da CPK é alta o suficiente para não limitar a velocidade desta reação. Contudo, estoques de CP no músculo são relativamente baixos, de modo que em menos de 10 s de exercício intenso, a CP pode esgotar.

18 Reação da Mioquinase (MK)
ADP + ATP AMP + MK A mioquinase (MK) é uma enzima que cataliza a reação entre duas moléculas de ADP, formando uma de ATP e outra de AMP. Esta reação além de aumentar a concentração de ATP, diminui a de ADP, contribuindo para manter o desequilíbrio dessas substâncias. O AMP formado na reação da MK pode se convertido a IMP (inosina monofosfato), com perda de uma molécula de amônia. Esta reação atua como se estivesse escoando a água da caixa P (de produtos). Em geral, admite-se que as reações da CPK e MK são vias importantes para exercícios de até 4 segundos. Após esse período, a glicólise anaeróbia começa a predominar. NH3 IMP

19 Ciclo ATP: Glicólise não oxidativa
CP A T P D Glicogênio Glicólise Lactato Glicose Oxidação Ciclo de Krebs O2 CO2 A glicólise não oxidativa é constituída por uma série de reações acopladas que hidrolizam carbonos da glicose, com formação de lactato. O glicogênio é a forma de depósito de glicose no músculo e outros tecidos do organismo. A utilização desta via predomina nos exercícios com duração entre 4 s e 50 s.


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