“BIOENERGÉTICA”

O que é Bioenergética ?
“BIOENERGÉTICA”
“Ramo da biologia próximo da bioquímica que estuda as
transformações de energia pelos seres vivos.”
(dicionário Houaiss)
“Parte da fisiologia que estuda as transformações de
energia nos seres vivos”
(dicionário Universal)
Prof. Mauro Batista
“Estudo dos processos envolvidos na transformação e
utilização de energia pelos seres vivos”
ENERGIA
“Capacidade que um corpo, uma substância ou um sistema
físico tem de realizar trabalho”.
(dicionário HOUAISS)
“Propriedade de um sistema que lhe permite realizar
trabalho”.
(dicionário AURÉLIO)
“Capacidade do organismo para realizar trabalho
biológico.”
Trabalho Biológico
A Energia na Natureza
Princípio da Conservação de Energia
1ª Lei da Termodinâmica:
...a energia não se cria nem se destrói só se transforma
de una forma à outra.
Ciclo Energético Biológico
A Energia nos alimentos
Sol
(energia luminosa)
Plantas
(energia química)
Animais e Humanos (trabalho biológico)
• Carboidratos
• Gorduras
• Proteínas
ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)
A energia dos alimentos não é
utilizada diretamente para produção
de trabalho biológico!
De onde, então, vem a energia que precisamos
para esses processos?
HIDRÓLISE DO ATP
Energia útil
ATP + H20
ATPase
ADP + Pi +
(7 a 12 kcal/mol)
A energia liberada na quebra de ATP é utilizada para
realizar diferentes formas de trabalho biológico,
dentre elas a contração muscular.
Restauração do ATP
Formação de ATP
Quantidade de ATP no Organismo é muito pequena
...ocorre através de um processo conhecido como
fosforilação, onde:
Suficiente para gerar energia para apenas 3 ou 4
segundos de atividade caso não fosse restaurada:
z
ADP + Pi +
energia
ATP
Vias Energéticas para Restaurar o ATP
1.
2.
Sistemas Anaeróbios:
z
ATP-CP ou Alático ou dos Fosfagênios
z
Glicolítico ou Lático
Sistema Aeróbio ou Sistema Oxidativo
- molécula muito pesada
Por isso, precisa ser restaurada continuamente...
REAÇÕES ACOPLADAS
A restauração do ATP ocorre através de
processos conhecidos como reações acopladas.
CREATINA FOSFATO (CP)
SISTEMA ATP-CP
(Sistema dos Fosfagênios)
“Energia Imediata”
Assim como o ATP a molécula de CP
está presente na célula muscular.
Liberação de Energia de CP
Energia
útil
Ressíntese de ATP através de CP
Energia
útil
A enzima CK catalisa a reação em que a CP é rompida
para liberar energia. A energia liberada é utilizada para
restaurar ATP.
Disponibilidade de Energia Através do
Sistema dos Fosfagênios (ATP-PC)
ATP
PC
Fosfagênio
total
1. Concentração muscular
mM/Kg de músculo
mM de massa muscular total ∗
2. Energia útil ∗ ∗
•
Kcal/ Kg de músculo
•
•
•
Kcal/ Kg de massa muscular total
4-6
120-180
15-17
450-510
19-23
570-690
0,04-0,06
0,15-0,17
0,19-0,23
1,2-1,8
4,5-5,1
5,7-6,9
Sistema ATP-CP & Exercício
Esforços de alta intensidade, alta velocidade ou muita
força:
piques curtos: 50, 100 metros;
• 5 ou 6 saltos contínuos;
• exercício com peso para 3 ou 4 RMs, etc.
•
∗ admitindo-se 30Kg de músculo em homem de 70Kg
∗ ∗ admitindo-se 10 Kcal por mol de ATP
Dinâmica do Sistema ATP-CP no Esforço
Recuperação do sistema ATP-PC
Depende do nível de treinamento do sujeito:
Note que, enquanto há CP
disponível, o nível de ATP
não diminui. Após a
depleção de CP o nível de
ATP começa a diminuir.
•
•
em 30 segundos, 50% restaurado;
aos 3 minutos, 95% aproximadamente.
O Sistema Glicolítico
utiliza a energia
proveniente da
desintegração da
molécula de glicose
(glicólise). Esse processo
exige que ocorram em
torno de 12 reações
químicas para se obter
energia para restaurar
ATP.
SISTEMA GLICOLÍTICO
Energia a Curto Prazo
(desintegração parcial dos CHO)
SISTEMA GLICOLÍTICO
(Sistema do ácido-lático)
GLICÓLISE ANAERÓBIA
Glicogênio
Glicose
Ácido Pirúvico
Sem O2
Ácido Lático
H+
ADP + Pi
2 ou 3 ATP
GLICÓLISE ANAERÓBIA
1 mol (180g) CHO
60-70g de Ác. Lático
Capacidade do Sistema Glicolítico
Por kg de músculo
1 mol Ác. Lático + 3 ATP
1-1,2 ATP
Tolerância máx do ácido lático (gramas)
Formação de ATP (milimoles)
Energia útil (kilocalorias)
z
- corridas de 200, 400, 800 metros;
- natação 100 m;
z - 15 saltos contínuos;
z - exercício com peso para 6 a 15 RMs, etc.
z
2,0-2,3
33-38
0,33-0,38
60-70
1.000-1.200
10,0-12,0
SISTEMA AERÓBIO
Sistema Glicolítico e Exercício
Esforços de alta intensidade, alta velocidade, ou
que exijam muita força por um período maior que
10 ou 15 segundos: (potencia máxima entre 1 e 3
minutos)
massa muscular total
9 Glicólise
9 Ciclo
Aeróbia (término da desintegração dos CHO)
de Krebs
9 Sistema
desintegração
das gorduras e aminoácidos
de Transporte de elétrons.
GLICÓLISE AERÓBIA
Perceba que o processo de
glicólise é o mesmo, quer
haja O2 ou não. A presença
de O2 determina somente o
destino do ácido pirúvico.
ADP + Pi
Glicogênio
Glicose
Mitocôndrias
2 ou 3 ATP
H+
Ácido Pirúvico
Com O2
Acetil coenzima A
CONTINUAÇÃO da DESINTEGRAÇÃO da GLICOSE
Velocidade da Glicólise
Glicólise Rápida
CHO
Ácido Pirúvico + H+ + ATP
Glicólise Intermediária
CHO
Ácido Pirúvico + H+ + ATP
Ácido Lático
Ácido Lático
Mitocôndria
Mitocôndria
Glicólise Lenta
CHO
Ácido Pirúvico + H+ + ATP
Utilização da gordura como
substrato metabólico
Ácido Lático
Mitocôndria
Utilização da gordura como
substrato metabólico
Utilização da gordura como
substrato metabólico
Oxidação das Gorduras
9
Catabolismo do Glicerol= 19 ATP
No sarcoplasma:
9
Catabolismo do AGL nas mitocôndrias (β-oxidação)
lipase
•
Triglicerídeos + 3 H2O
= 146 ATP
Glicerol + ac. graxos (AGL) (lipólise)
9
Nos adipócitos:
•
AGLs ( transportado na corrente pela Albumina)
Utilização da proteína como
substrato metabólico
Oxidação das Proteínas
9
DESANIMAÇÂO = Aminoácidos leusina, isoleucina e valina
9
Esqueletos de C
Ciclo de Krebs
438 ATP
Total= 457 ATP/ mol
Capacidade Oxidativa Muscular
9
Atividade enzimática
•
•
9
Succinato desidrogenase (SDH)
Citrato Síntase (CS)
Composição do músculo
•
9
Continuum Energético
Predominância de fibras tipo I
Suprimento de O2
Continuum energético
Contribuição Parcial de Cada Sistema
Bibliografia Básica
FOX, BOWERS & FOSS. Bases Fisiológicas da Educação Física e
dos Desportos, 4ed. Guanabara Koogan, 1991.
McCARDLE, KATCH & KATCH. Físiologia do Exercício, 4ed.
Guanabara Koogan, 1998.
WILMORE & COSTILL. Fisiologia do Esporte e do Exercício, 2ed.
Manole, 2001.
FOSS & KATEYAN. Bases Fisiológicas da Educação Física e dos
Desportos, Guanabara Koogan.