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Aula 3 Metabolismo de produção de energia: Metabolismo de produção de energia: Exercícios e demandas energéticas.

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1 Aula 3 Metabolismo de produção de energia: Metabolismo de produção de energia: Exercícios e demandas energéticas

2 O que é energia? Energia é a habilidade de realizar trabalho físico e biológico que requerem contrações musculares, cardíacas e esquelética Capacidade de realizar trabalho ou transferir calor

3 O que é energia? Na nutrição ela se refere à maneira pela qual o corpo faz uso da energia contida na ligação química dentro do alimento.

4 Como se calcula a energia liberada? Quantidade de energia liberada em uma reação biológica se calcula a partir da quantidade de calor produzido (kcal). 1 kcal = a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1kg de água desde 14.5ºC a 15.5ºC De onde provém a energia?

5 De onde vem a energia? A fotossíntese é o processo através do qual as plantas, e alguns outros organismos transformam energia luminosa em energia química. Sem ela, os animais e muitos outros seres seriam incapazes de sobreviver porque a base da sua alimentação estará sempre nas substancias orgânicas proporcionadas pelas plantas verdes.

6 Fotossíntese A equação simplificada do processo é a formação de glicose: 6H2O + 6CO2 6O2 +C6H12O Kcal 1 mol de GLI

7 Produção de energia adenina ribose trifosfato

8 Metabolismo e os macronutrientes Carboidratos, proteínas e gorduras Trifosfato de adenosina Trifosfato de adenosina (ATP) 1. Obter Energia 2. Formar moléculas precursoras de unidades celulares (proteínas, ácidos nucleicos) 3. Sintetizar e degradar biomoléculas necessárias às funcoes vitais (catabolismo, anabolismo)

9 Utilização do ATP

10 Exigências energéticas diária 1) Taxa Metabólica Basal 2) Efeito Térmico da comida 3) Efeito térmico da atividade

11 Exigências energéticas diária

12 Exigências energéticas 1) Taxa Metabólica Basal 60 a 75% do Consumo diário total de energia Manutenção da temperatura corporal, reações químicas, condução elétrica e atividade nervosa, trabalho mecanico-muscular. Quantidade de energia utilizada em 24 horas por uma pessoa deitada, em repouso físico e mental.

13 Taxa metabólica basal ou de repouso Depende : - sexo, - idade, - genética, - tamanho corporal, - composição corporal, - hormônios, - febre ( 7% para cada grau)

14 Exigências energéticas 2) Efeito Térmogenico do alimento 10% do Consumo diário total de energia Aumento do gasto de energia que segue à ingestão de alimento: - Digestão - Absorção - Metabolismo dos alimentos

15 Exigências energéticas 3) Efeito térmico da atividade 15 – 30% do Consumo diário total de energia - movimentos espontâneos, - voluntários - de atividades musculares planejadas, (exercícios)

16 Efeito térmico da atividade Depende: - duração, - intensidade, - tipo de exercício, - massa corporal

17 Produção/Uso: Metabolismo Várias vias metabólicas resultam na síntese de moléculas (anabolismo) ou degradação de moléculas (catabolismo) VIA METABÓLICA Série de reações catalisadas por enzimas na qual o precursor/substrato é convertido em produto final, por meio de compostos intermediários denominados metabólitos.

18 Vias Metabólicas

19 Definição das Necessidade Energéticas - 1 Calorimetria direta - 2 Calorimetria Indireta - 3 Técnica água duplamente marcada (DLW) - 4 TMB + Fator atividade

20 Métodos de avaliação do gasto energético. 1 Calorimetria Direta

21 2 Calorimetria Indireta Métodos de avaliação do gasto energético. 1)+ 95% da energia gasta pelo corpo deriva das reações do O2 com os diferentes alimentos. 2) As taxas de O2 y CO2 trocados nos pulmões igualam as taxas trocadas nos tecidos; Espirómetro Consumo Calórico

22 Coeficiente Respiratório (QR) R = VCO2/VO2 QR indica que tipo de substrato estamos oxidando Carboidrato 1,0 Dieta Mista 0,85 (CHO + Lip) Proteína 0,82 Gordura 0,7

23 Espirometria A energia liberada quando a gordura é o único nutriente metabolizado é de 4,7 Kcal / Litro de O2, enquanto a energia liberada quando somente são utilizados os carboidratos é de 5,04 Kcal / Litro de O2

24 Métodos de avaliação do gasto energético. 3 Técnica água duplamente marcada (DLW) Ingestão de água marcada com isótopos estáveis (não radioativos) tanto do hidrogênio (deutério 2H2) quanto do oxigênio (18O). O gasto energético pode ser calculado por meio da monitoração periódica da concentração desses isótopos nos fluidos corporais para compará-los com taxas deferentes de seus desaparecimentos. Desvantagens: Custo e disponibilidade de amostras e análises Vantagens: útil na monitoração do gasto energético durante período de vários dias ou semanas.

25 Métodos de avaliação do gasto energético. 4 Taxa de Metabolismo Basal + Fator atividade

26 Taxa de Metabolismo Basal (TMB) FAO/WHO/UNU (1985)

27 Taxa de Metabolismo Basal (TMB) Segundo Schofield (1985)

28 Taxa de Metabolismo Basal (TMB) Segundo Henry & Rees (1991)

29 O gasto/consumo energético Fator atividade (Fa) ( McARDLE e col., 1992)

30 O gasto/consumo energético – METS Equivalente Metabólico

31 Estudo de caso Praticante de academia e estudante (F), idade 23 anos, 72 Kg, 1.68 m Horas de sono: 8 x 1 = 8 Horas de estudo: 7 x 1.3 = 9.1 Atividades rotina (comer, ver televisao, assear): 7.5 x 1.2 = 9 Horas de atividade física (musculaçao 1 hora + corrida na esteira 30`): (1 x 6) + (0.5 x 8) = = 10 FA:Σ das atividades ( ) /24 h = 1.50

32 Estudo de caso (cont.) TMB: 1514 Cal (FAO) NET: TMB x Fa NET: 1514 x 1.50 = 2271 Cal

33 Bioenergética Conceito Bioenergética: processo metabólico para produção de energia biologicamente utilizável proveniente dos nutrientes alimentares (carboidratos, lipídios e proteínas)

34 Reserva energética ideal A molécula deve possuir uma grande quantidade de energia sobre unidade de peso. O substrato deve possuir uma rápida conversão a combustível oxidável. Esta substancia deve ser osmoticamente inativa. A oxidação da reserva não deve gerar alterações metabólicas.

35 Sistemas de energia 3 tipos sistemas para produção de energia: - ATP - ATP – CP - Glicolítico (lático) - Oxidativo (aeróbico) Objetivo: O objetivo de cada sistema é liberar energia dos produtos químicos ou alimentos e transforma-la em ATP podendo assim ser utilizadas nas contrações musculares e atividades físicas. ATP: Trifosfato de Adenosina

36 1) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia

37 Substrato energético predominante

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39 Sistema ATP-CP Fonte imediata de energia para o músculo ativo. - Requer poucas reações químicas - Não requer oxigênio - Fonte de energia disponível no músculo - Produção de 1 ATP

40 Sistema ATP-CP Duração: 6 a 10 segundos Exemplo: levantamento de peso, beisebol, voleibol, sprint Tipo de esforço: breve e máximo

41 2) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia

42 Sistema Glicolítico - Não requer oxigênio - Envolve quebra incompleta de CHO em ácido lático - Reação mais lenta e complexa que a anterior - Produção de 3 ATP e ácido lático - Ácido lático fator limitante da atividade – fadiga e não a falta de CHO.

43 Sistema Glicolítico Duração: não ultrapassa 2 minutos (45 a 90 segundos) Exemplo: corridas de m, natação de m, piques de alta intensidade futebol, róquei no gelo, basquetebol, voleibol, tênis e badmington e outros Tipo de esforço:sustentação de esforço de alta intensidade que não ultrapasse os 2 minutos

44 3) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia

45 Sistema Aeróbio - Utiliza CHO/ácido graxo/proteínas e oxigênio para gerar ATP - Mobiliza diversas reações químicas complexas e enzimas - Fornece maior quantidade de ATP (39 ATP – CHO e 130 ATP - Ácidos graxos) - Eliminação de CO2 e H2O pela evaporação ou radiação - Energia usada para ressintetizar ATP

46 Sistema Aeróbio Duração: depende do grau de treinamento Exemplo: aulas de aeróbica e hidroginástica, corridas mais longas (5000m), natação (1500m), ciclismo (10000km), caminhada, triathlon. Qualquer atividade continua de no mínimo 5 minutos. Tipo de esforço:sustentação de esforço de baixa e média intensidade que não ultrapasse 70% da freqüência cardíaca

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48 Resumo: sistema de produção de energia

49 Célula: Sarcoplasma e Mitocondria

50 Relação entre o metabolismo A interação global entre a degradação metabólica desses três nutrientes alimentares é denominada pool metabólico.

51 Substrato: Glicogênio Glicogênio - polímeros de glicose Armazenamento: fígado e músculo Sintetizado e desintegrado no citoplasma por diferentes enzimas. Sintetizado quando a quantidade de glicose na célula é maior que a necessária para a produção de energia. O metabolismo do glicogênio no fígado regula o nível sanguíneo de glicose, principalmente durante o jejum. O glicogênio muscular é a fonte imediata de energia.

52 Substrato: Glicogênio

53 Resposta hormonal: absorção de nutrientes Após a refeição os níveis de glicose são altos + Insulina - Glucagon e hormônios de estresse + Glicogênio sintetase - Glicogênio fosforilase

54 Resposta hormonal: atividade física Ao iniciar a atividade física - Insulina + Glucagon e hormônios de estresse - Glicogenio sintetase + Glicogenio fosforilase Liberação de Glicose – 1 - fosfato

55 Obtenção de energia: Carboidrato Para cada mol de glicose para lactato são obtidos 2 moles de ATP Para cada mol de glicose dentro do ciclo de Krebs são produzidos 36 moles de ATP.

56 Substrato: Triacilglicerol São os ácidos graxos armazenados no organismo e que formam o tecido adiposo. Estão também presentes nos músculos.

57 Substrato: Triacilglicerol Após a refeição os níveis de ácidos graxos aumenta. Não tendo estimulo físico o substrato é esterificado e armazenado em forma de triglicerídeos (HDL, VLDL, LDL). Havendo o estimulo, ocorre a liberação de ácidos graxos.

58 Obtenção de energia: Gordura Ciclo de Krebs

59 Substrato: Aminoácido Não existe reservas de proteínas tal como os CHO e gorduras. Toda a proteína é funcional. Estimulo de treinamento aumenta o acúmulo de proteínas contráteis (hipertrofia, > número de enzimas e mitocôndrias) Fundamental o consumo diário de proteínas, os aminoácidos não utilizados serão oxidados ou transformados em CHO e gordura.

60 Substrato: Aminoácido A maior parte dos aa é oxidada dentro do fígado, porém os de cadeia ramificadas também são oxidados no músculo. Oxidação aumenta quando o glicogênio hepático esta depletado

61 Obtenção de energia: Proteína Com o estresse metabólico cada vez maior somados a depleção de CHO a degradação de proteínas aumenta. Como produto é produzida a uréia que deve ser eliminada pela urina e suor. Os aa penetrarão no ciclo de Krebs onde serão usados para gliconeogenese e oxidados no músculos.

62 Exigências motoras e fibras musculares PropriedadesTipo ITipo IIaTipoIIb Velocidade de Contração LentaRápida Capacidade Glicolítica BaixaModeradaAlta Capacidade Oxidativa AltaModeradaBaixa Estoque de Glicogênio Moderad o Alto Estoque de Triglicerídeos AltoModeradoBaixo Capilaridade do tecido ElevadaModeradaReduzido


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