Post on 14-Jul-2018
Energia – Capacidade de realizar
Trabalho
A 1ª. lei da termodinâmica estabelece que o corpo não produz,
não consome e nem utiliza energia; pelo contrário, a energia é
transformada de um estado para o outro à medida que o
sistema fisiológico sofre uma transformação contínua
• A transferência de energia potencial em qualquer processo
espontâneo prossegue sempre em uma direção que reduz a
capacidade de realizar trabalho.
• O alimento e outras substâncias químicas são excelentes
reservatórios de energia potencial, porém essa energia sofre
uma redução contínua à medida que os compostos se
decompõem através dos processos oxidativos normais.
Trabalho biológico nos seres
humanos O trabalho biológico assume uma de três formas:
Trabalho mecânico: contração muscular – os filamentos proteicos de uma
fibra muscular transformam energia química em mecânica
Trabalho químico: As células o realizam com o objetivo de manutenção e
crescimento . A síntese continua dos componentes ocorre a medida que
outros são desintegrados. A síntese do tecido muscular que ocorre em
resposta ao treinamento é um exemplo.
Trabalho de transporte: Consiste em concentrar substâncias no
organismo. A difusão não requer energia, mas o transporte ativo sim.
Fatores que afetam ritmo da
bioenergética
Enzimas e Coenzimas alteram o ritmo de liberação de energia durante as
reações químicas
Enzimas: Grandes catalisadores proteicos altamente específicos que
alteram o ritmo das reações químicas sem serem consumidas e nem
modificadas durante as reações. Funciona como “chave e fechadura”
Algumas enzimas permanecem totalmente adormecidas, a menos que
sejam ativadas por coenzimas
Coenzimas: facilitam ação enzimática unindo o substrato com sua enzima
específica.
HidróliseA hidrólise cataboliza carboidratos, lipídios e proteínas em
formas mais simples para o corpo absorva e assimile mais
facilmente.
Enzimas especificas catalisam cada etapa do processo de
fracionamento.
As hidrólises são de maneira geral representadas pela
equação:
AB+HOH A-H + B-OH
A H20 acrescentada a substância AB faz com que a ligação
química que une AB seja decomposta a fim de gerar os
produtos de fracionamento A-H e B-OH
Condensação
Hidrólise pode ocorrer na direção oposta quando um
composto AB é sintetizado A-H e B-OH e é formada.
Uma molécula de água também é formada no processo de
condensação (também chamado de síntese por
desidratação)
Os componentes estruturais dos nutrientes se unem para
formar moléculas e compostos mais complexos
Reações de Oxidação e Redução
Ocorrem no organismo milhares de reações químicas que
envolvem a transferência de elétrons.
Oxidação: transfere átomos de O2, átomos de H ou
elétrons .
Redução: envolve qualquer processo no qual os átomos
ganham elétrons.
Sempre que ocorre a oxidação, processa-se também a
redução reversa: quando uma substância perde elétrons, a
outra ganha.
Transferência de energia no corpo
- Os alimentos são catabolizados para produzir energia
utilizável pelas células.
- A energia potencial contida nas ligações dos
carboidratos, gorduras e proteínas é liberada por etapas
em pequenas quantidades
- A energia é transferida dos alimentos para o ATP por
fosforilação.
- O ATP (adenosina trifosfato) é um composto de alta
energia que permite armazenar e conservar energia.
Kilocaloria
A kilocaloria (kcal) é a unidade de energia mais utilizada
nos sistemas biológicos.
1 kilocaloria é a quantidade de energia térmica
necessária para elevar de 1 ºC a temperatura de 1 kg de
água.
1 kcal = 1 000 cal
ATP
Funciona como um agente ideal para a transferência de energia.
“Aprisiona” dentro de suas ligações de fosfato uma grande parte
da energia da molécula original do alimento.
ATP + H2O ADP + Pi – AG 7,3 Kcal/mol
A energia liberada durante o fracionamento do ATP é transferida
diretamente para outras moléculas que necessitam de energia.
O citosol contém as vias para produção de ATP a partir do fracionamento
anaeróbico (PCr, glicose, glicerol e o esqueleto de carbono de alguns
aminoácidos desaminados).
Os processos que recolhem energia para a geração aeróbica de ATP
ocorrem dentro da mitocôndria (são o ciclo ácido cítrico, a oxidaçãoß e a
cadeia respiratória)
ATP
Qualquer aumento na demanda de energia rompe o
equilíbrio entre ATP, ADP e Pi. Esse desequilíbrio
estimula o fracionamento de outros compostos que
tem energia armazenada para ressintetizar o ATP.
O início do movimento ativa rapidamente vários
sistemas que irão aumentar a transferência de
energia e ela depende da intensidade do exercício.
A gordura e glicogênio representam as principais
fontes de energia para manter a ressíntese de ATP.
BIOENERGÉTICA
1. Sistema ATP-PCr (sistema anaeróbio alático)
2. Via Glicolítica (sistema anaeróbio lático)
3. Fosforilação Oxidativa (sistema aeróbio)
Vias de Ressíntese de ATP
Vias de Ressíntese de ATP
GLICOLÍTICO ALÁTICO
ATP + CP ATP
ADP + ADP ATP
AMP + ADP ATP
GLICOLÍTICO LÁTICO
Glicose
Glicogênio
OXIDATIVO
Carboidrato - Glicose
Gordura - AGL + Glicerol
Proteína - Aminoácido
Glicólise ATP
ácido lático sistema de
tamponamento
} Glicólise ATP
ácido lático
} ATP
Fosfocreatina
Alguma energia para ressíntese de ATP vem da cisão
anaeróbica de um fosfato proveniente da fosfocreatina
ATP ADP + Pi + ENERGIA
PCr Cr + ATP
ATPase
creatinoquinase
A maior parte da energia para fosforilação deriva da degradação de macronutrientes
Sistema Fosfagênio (ATP-CP) –
Anaeróbio Alático
- A fosfocreatina (PC), assim como o ATP, é armazenada nas
células musculares.
- Tanto ATP quanto PC contêm grupamentos fosfatos, por isso
são denominados fosfagênios.
- PC é também semelhante ao ATP pelo fato de que quando
seu grupamento fosfato é removido, ocorre liberação de
grande quantidade de energia, que é imediatamente
disponível e acoplada à ressíntese de ATP.
Sistema anaeróbio alático
- Quando um indivíduo é submetido à um esforço de
altíssima intensidade, as suas reservas de ATP são
imediatamente depletadas aumentando a quantidade de
ADP e Pi livres.
- O aumento de ADP é o sinal para a ativação da CPK
(creatinafosfatoquinase).
-Inicia então o processo de quebra da fosfocreatina,
ocorrendo a liberação de energia para a ressíntese do ATP.
- O único meio pelo qual PC pode ser formada novamente é a
partir de Pi e C e através da energia liberada pela desintegração
de ATP (proveniente da rota aeróbia, principalmente). Isso ocorre
durante a recuperação após o exercício.
- Os depósitos de fosfagênio provavelmente se esgotarão após
cerca de 10 segundos de um exercício de intensidade máxima.
- Este sistema representa a fonte de ATP mais rapidamente
disponível para ser usada pelo músculo.
Sistema anaeróbio alático
Liberação de energia pelos
macronutrientes
Estagio 1: digestão, absorção e assimilação de
macromoléculas alimentares transformando-as em substâncias
menores para serem utilizadas no metabolismo celular
Estagio 2: degradação do aminoácido, glicose a ácido graxo
assim o como acido graxo e glicose do citosol para acetil -
coenzima A (formada dentro da mitocôndria) com produção
limitada de ATP e NADH
Estágio 3: dentro da mitocôndria, a acetil-coenzima A é
degradada para CO2 e H2O com produção de uma quantidade
considerável de ATP.
Nutrientes
Em repouso o organismo usa principalmente lípidios e
carboidratos para produzir energia.
As proteínas são relativamente pouco usadas para produzir
energia.
O aumento da intensidade de esforço provoca um aumento
da utilização percentual de glícidos em detrimento dos
lípidios.
Carboidratos (CHO)
Proporcionam único substrato cuja energia armazenada gera ATP
anaerobicamente. Importante no exercício máximo que requer energia rápida
acima dos níveis proporcionados pelo metabolismo aeróbico. Nesse caso o
glicogênio intramuscular fornece a maior parte da energia para a ressíntese
do ATP.
Durante o exercício aeróbico leve a moderado, eles proporcionam 1/3 das
demandas energéticas;
O processamento de grandes quantidades de gorduras para obtenção de
energia requer um mínimo de catabolismo de CHO;
O fracionamento aeróbico dos CHOs ocorre mais rapidamente do que a
geração de energia a partir do fracionamento dos ácidos graxos. Assim
sendo, a depleção das reservas de glicogênio reduz consideravelmente a
produção de potência durante o exercício.
O SNC necessita de um fluxo ininterrupto de CHO para funcionar
adequadamente.
- Facilmente metabolizados pelos músculos
- Após ingestão, são captados pelos músculos e fígado e
convertidos em glicogenio
- Quando necessário, o glicogênio armazenado no fígado é
decomposto em glicose e transportado pelo sangue até aos
músculos para produção de ATP
Carboidratos (CHO)
Principais nutrientes para esforços prolongados de baixa
Intensidade
As reservas lipídicas do organismo são muito maiores que as
reservas glicídicas
Trigligéridos precisam ser decompostos em glicerol e
ácidos graxos livres (AGL)
Apenas os AGL são utilizados para produzir ATP
Lipídios
- Podem ser convertidas em glicose via neoglicogénese e
utilizadas para produzir energia
- Podem ser transformadas em FFAs via lipogenese
- Precisam ser primeiro decompostas em amino-ácidos
Proteinas
MECANISMOS DE RESSÍNTESE DE ATPCARACTERÍSTICAS
Sistema anaeróbio alático
• Fornece 1 ATP
• Não consome ATP para ser ativado
• Não utiliza oxigênio
• Não produz ácido lático
• Substrato: creatina-fosfato (CP)
• Produtos: ATP, creatina
• Principal enzima: creatina quinase
MECANISMOS DE RESSÍNTESE DE ATPCARACTERÍSTICAS
Sistema anaeróbio lático
• Fornece 4 ATPs
• Consome ATP para ser ativado
• Não utiliza oxigênio
• Produz ácido lático
• Substrato: glicose
• Produtos: ATP, ácido lático, NADH+H+, FADH2
• Principal enzima: fosfofrutoquinase (PFK)
BIOENERGÉTICA
Glicólise Anaeróbia ( Anaeróbio Láctico)
- No corpo, todos os carbohidratos são transformados no açúcar simples
glicose, que tanto pode ser utilizado imediatamente nessa forma ou
armazenada no fígado e nos músculos como glicogênio para uso
subseqüente.
- À medida que aumenta a intensidade do esforço, aumenta a liberação
de insulina que se liga ao seu receptor na membrana das células fazendo
com que a glicose seja transportada para o interior da célula iniciando
uma série de reações que dependem, principalmente, da atividade da
enzima PFK (fosfofrutoquinase).
BIOENERGÉTICA
- O produto destas reações é o ácido pirúvico, que é absorvido pelas
mitocôndrias.
- Quando a capacidade mitocondrial de absorção é saturada o excedente
é transformado em ácido lático.
- O ácido lático é um co-produto da glicólise anaeróbia, e quando se
acumula em altos níveis nos músculos e no sangue, produz fadiga
muscular.
BIOENERGÉTICA
Efeitos do ácido lático sobre a atividade muscular
Atividade da PFK:
Quanto maior a concentração de ácido lático, menor o pH e
conseqüentemente, menor a atividade da PFK (fosfofrutoquinase).
Interferência Neuromuscular:
O lactato acumulado invade a fenda sináptica. Esse tipo de fadiga
parece ser mais comun nas unidades motoras de contração rápida. A
incapacidade da junção neuromuscular em retransmitir os impulsos
nervosos para as fibras musculares é devida, provavelmente, a uma
menor liberação do transmissor químico ACETILCOLINA por parte
das terminações nervosas.
BIOENERGÉTICA
Efeitos do ácido lático sobre a atividade muscular
Interferência Muscular
A acidose altera a permeabilidade do retículo, diminuindo a
condutância de Ca++. Há uma menor liberação de Ca++ pelo retículo
sarcoplasmático e redução na capacidade de ligação Ca++-
troponina, em virtude do aumento na concentração de H+ causada
pelo acúmulo de ácido lático.
Efeito Algésico
A acidose estimula as fibras do tipo "C" (lentas) provocando dor do
tipo "queimação".
MECANISMOS DE RESSÍNTESE DE ATPCARACTERÍSTICAS
Sistema aeróbio
• Pode fornecer de 36 a mais de 400 ATPs
• Consome ATP para ser ativado
• Utiliza oxigênio
• Não produz ácido lático
• Substratos: glicose, ácidos graxos, aminoácidos
• Produtos: ATP, NADH+H+, FADH2, H2O
• Principal enzima: citrato sintase
Glicólise
As reações anaeróbias da glicólise liberam apenas 5% da
energia existente dentro da molécula original de glicose. A
extração de energia restante prossegue quando o piruvato é
transformado em Acetil- CoA.
O acetil- CoA entra no Ciclo do ácido cítrico (ou ciclo de
Krebs) que é o segundo estágio de fracionamento dos CHO.
Paralelamente ao Ciclo de Krebs, ocorre a Cadeia de
Transporte de elétrons, que também libera ATP.
Glicólise Aeróbia (sistema aeróbio)
- No caso de atividades que utilizem predominantemente a
rota aeróbia, a intensidade do esforço não é tão alta e, por
isso, não há uma produção tão grande de piruvatos como
na rota anaeróbia não ocorrendo, portanto, a saturação da
capacidade mitocondrial de absorção o que ocasiona
menor produção de ácido lático
- Esta é a diferença principal entre as rotas aeróbia e
anaeróbia
Rendimento Energético da Glicólise Aeróbia
Fase Anaeróbia (glicose até piruvato) 2 ATPs
Substrato (Ciclo de Krebs) 2 ATPs
Cadeia Respiratória (8 NADH) 24 ATPs
Cadeia Respiratória (2 FADH2) 4 ATPs
Lançadeira de elétrons(2 NADH) 6 ATPs
Total 38 ATPs
Glicólise Aeróbia (Sistema Aeróbio)
Causas da fadiga:
- Fadiga muscular localizada devido à depleção das reservas
de glicogênio muscular;
- Perda de água (desidratação) e de eletrólitos, que resulta
em alta temperatura corporal.
Lipídios
3 fontes energéticas específicas para o catabolismo das
gorduras são:
1. Triacilgliceróis armazenados diretamente na fibra muscular
perto da mitocôndria
2. Triacilgliceróis circulantes nos complexos lipoproteicos que
acabam sendo hidrolisados na superfície capilar de
determinados tecidos
3. Ácidos Graxos livres circulantes mobilizados a partir dos
triacilgliceróis no tecido adiposo