Aula4_11-08-11__integração_sistemas

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BIOENERGÉTICA Quais são os sistemas energéticos responsáveis pela formação do ATP  Como a energia é utilizada para a contração muscular  Perguntas

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BIOENERGÉTICA Como os sistemas energéticos realizam a ressíntese do ATP  Perguntas Como os sistemas energéticos fornecem energia durante o exercício  Qual o produto final da via glicolítica 

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 3 Ação enzimática

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SISTEMAS ENERGÉTICOS PCr  Pi + C + + ADP +Pi  ATP Energia Energia

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SISTEMAS ENERGÉTICOS Características Sistemas Combustível químico Necessidade de O 2 Velocidade Produção de ATP ATP-CP Fosfocreatina Não M Rápida Pouca Anaeróbio lático Glicogênio (glicose) Não Rápida Pouca Aeróbio Glocogênio, gorduras e proteínas Sim Lenta Muita Características gerais dos três sistemas em relação a formação do ATP

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SISTEMAS ENERGÉTICOS Duration of exhaustive exercise (sec) % Anaerobic % Aerobic 0-10 94 6 0-15 88 12 0-20 82 18 0-30 73 27 0-45 63 37 0-60 55 45 0-75 49 51 0-90 44 56 0-120 37 63 0-180 27 73 0-240 21 79 Estimates of anaerobic and aerobic energy contribution during selected of maximal exercise Fonte: GASTIN, 2001.

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SISTEMAS ENERGÉTICOS Fonte: McArDLE; KATCH; KATCH, 2003. Duração Segundos Minutos 10 30 60 2 4 10 30 60 120 % anaeróbio 90 80 70 50 35 15 5 2 1 % aeróbio 10 20 30 50 65 85 95 98 99 Contribuição dos metabolismos aeróbio e anaeróbio durante o esforço máximo com durações variáveis

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Funcionamento integrado dos sistemas energéticos Um aspecto importante na bioenergética, é a compreensão do funcionamento integrado dos 3 sistemas em termos de participação energética nos vários tipos de atividade física. Efetivamente, a ação destes sistemas ocorre sempre simultaneamente, embora exista a preponderância de um determinado sistema relativamente aos outros, dependendo de fatores como a intensidade e a duração do esforço, a quantidade das reservas disponíveis em cada sistema, as proporções entre os vários tipos de fibras e a presença de enzimas específicas. 11

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Como exemplo, numa corrida de 100m, sensivelmente 80% do ATP produzido vem da degradação da CP, 15% da glicólise e 5% da oxidação. Já numa corrida de 800m a produção de energia é assegurada em partes sensivelmente iguais pelos sistemas aeróbio e anaeróbios, enquanto numa corrida de 1500m a participação aeróbia sobe para cerca de 67% relativamente à anaeróbia (23% da glicólise e 10% dos fosfagénios). 12

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Mas, independentemente, do contributo energético de cada sistema poder variar em função do tempo de competição, a idéia a reter é a de que todos os sistemas energéticos participam sempre integradamente e nunca de forma isolada. Um exemplo do que afirmamos, é a constatação de que mesmo numa prova de velocidade pura, como é o caso dos 100m rasos, cerca de 5% do ATP é produzido mitocondrialmente. 14

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Um outro aspecto fundamental, é a compreensão de que os vários sistemas apresentam potências energéticas distintas capacidades diferenciadas para formar ATP por unidade de tempo (kcal/min). Com efeito, o primeiro sistema apresenta mais do dobro da potência da glicólise e quase quatro vezes a potência da oxidação, razão pela qual é o preferencialmente utilizado nos esforços de intensidade máxima e de curta duração. 15

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Já quando nos referimos à capacidade de cada sistema (kcal disponíveis), temos de ter em consideração as reservas energéticas que cada sistema disponibiliza. Deste modo, apesar do primeiro sistema ser claramente o mais potente (36kcal/min), o que mais rapidamente permite ressintetizar ATP, é também, simultaneamente, o de menor capacidade (11kcal), uma vez que as reservas de CP são extremamente limitadas (28mmol/Kg músculo). 16

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Comparativamente com o terceiro sistema, verifica-se exatamente o oposto, dado que apesar de ser o menos potente (10kcal/min), é o que claramente apresenta maior capacidade (167280kcal), em grande medida devido às enormes reservas de triglicerídeos existentes no tecido adiposo (141000kcal), que constituem um substrato energético quase inesgotável para a oxidação mitocondrial 17

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 18

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO No entanto, embora as mitocôndrias sejam, indiscutivelmente, em termos absolutos, o principal local de formação de energia na célula, estes organelas não conseguem dar resposta às necessidades energéticas musculares durante os esforços de intensidade máxima com uma duração até 1min, precisamente devido à sua baixa potência em termos formação de ATP. Assim, cada sistema apresenta uma série de condicionalismos específicos que limitam o seu papel enquanto fonte energética, circunscrevendo-o a determinados tipos de atividade física para os quais surgem como os mais adequados. Nesta perspectiva, o primeiro sistema é claramente limitado pelas escassas reservas musculares de CP, o que acaba por delimitar o seu papel aos esforços máximos até 30s. 19

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Durante um sprint prolongado até à exaustão, as concentrações de ATP mantêm-se relativamente estáveis até aos 10s (quebra de apenas 15-20% nos 2s iniciais), momento a partir do qual quebram acentuadamente, sensivelmente quando a depleção da CP atinge 75-85% dos valores de repouso. No entanto, convém referir que, mesmo em condições extremas de exercício, nunca se verifica uma depleção total do ATP, isto apesar de já terem sido descritas diminuições de 30-40% nas suas concentrações musculares. Já, em contraste, é possível verificar-se uma depleção quase completa das reservas de CP no final de um sprint. 20

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO O segundo sistema apresenta como principal fator limitativo a acidose celular que resulta da produção e rápida dissociação do ácido láctico, um produto secundário inevitável da atividade da própria glicólise. Com efeito, este é um dos ácidos mais fortes produzido no nosso organismo e, como se dissocia rapidamente, liberta uma grande quantidade de hidrogênios (H+) que induzem fadiga, principalmente pelo fato de inibirem a PFK, a principal enzima no controle da glicólise. No entanto, os efeitos da diminuição do pH são múltiplos e não se limitam apenas ao bloqueio da glicólise, interferindo igualmente com a contração muscular (deslocando o Ca2+ da troponina C), estimulando os receptores de dor, promovendo náusea e desorientação, diminuindo a afinidade do O2 pela hemoglobina e também a taxa de lipólise adiposa. Felizmente que tanto as células como os fluídos corporais, possuem tampões, como o bicarbonato (HCO3 -) ou as proteínas celulares, que minimizam os efeitos do H+. 21

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Sem estas substâncias tampão, a libertação e acumulação de hidrogênios baixaria o pH para cerca de 1.5, matando as células. Deste modo, por causa da capacidade de tamponamento do organismo, a concentração de H+ permanece baixa, mesmo durante o exercício de alta intensidade, embora se verifique uma queda do pH desde o valor de repouso de 7.1, até ao valor de exaustão situado entre 6.4-6.6. A maior parte dos investigadores tem uma opinião concordante quanto ao fato da diminuição do pH muscular, que se verifica durante o exercício de curta duração e de intensidade máxima, ser o principal limitador da performance e a principal causa de fadiga neste tipo de esforços. No entanto, após um sprint prolongado até à exaustão, o restabelecimento total do pH muscular de volta aos valores de repouso requer apenas 30-35min de recuperação, sensivelmente o mesmo tempo que leva à lactatemia a voltar aos níveis de pré-exercício. 22

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Quanto ao sistema oxidativo, os seus principais fatores limitativos são, por um lado, a capacidade de transporte de O2 para os músculos ativos (fatores centrais) e, por outro, a extração de O2 que ocorre nesse tecido (fatores periféricos). Com efeito, a possibilidade humana de desenvolver esforços prolongados está diretamente relacionada com a capacidade do metabolismo oxidativo, habitualmente expressa pelo consumo máximo de oxigênio. O que é o consumo máximo de oxigênio? 23 (VO2max) parâmetro que corresponde à máxima taxa a que o oxigênio pode ser captado e utilizado durante um exercício de grande intensidade que se prolongue, mais ou menos, no tempo.

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO A energia utilizada para suprir as necessidades do organismo nos esforços prolongados (>2min), envolve a utilização de O2 nas mitocôndrias das células musculares. Nas disciplinas normalmente designadas de resistência (endurance), como as provas de meio-fundo e fundo, as fontes energéticas utilizadas são os HC, os lipídios e os aminoácidos. A obtenção de moléculas de ATP a partir destes compostos por oxidação, embora seja um processo mais moroso, é quantitativamente mais rentável em relação à sua obtenção de forma imediata (anaeróbia). 24

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Comparativamente a os CHO, a oxidação dos lipídios é altamente rentável em termos energéticos, no entanto a sua mobilização é lenta e implica um maior consumo relativo de O2. Por esta razão, durante os esforços aeróbios de intensidade mais elevada, em que a disponibilidade de O2 no músculo ativo é limitada, o glicogênio assume-se claramente como o principal substrato energético, uma vez que apresenta processos de ativação mais rápidos e um menor consumo relativo de O2, o que permite assegurar uma maior produção de ATP por unidade de tempo em função do O2 disponível nos tecidos ativos 25

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Um dos fatores que contribui para a mobilização mais rápida dos CHO, é o que resulta do fato do início da sua degradação até piruvato (glicólise) ser anaeróbia, decorrendo fora da mitocôndria, o que implica um número inferior de reações. O catabolismo das proteínas e aminoácidos desempenha apenas um papel secundário nos esforços aeróbios, podendo assegurar um máximo de 5-10% do dispêndio energético total durante o exercício prolongado. 26

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO No entanto, se durante o exercício mais intenso o glicogênio é o substrato energético preferencial, tal já não se verifica em repouso, uma vez que nesta situação já não existe uma disponibilidade limitada de O2, o que torna claramente vantajoso utilizar AG em vez de glicose. Esta é, aliás, a razão porque temos reservas de lipídios cerca de 70 vezes superiores às de CHO, porque efetivamente 1g de lipídios liberta mais do dobro da energia comparativamente a 1g de HC. Deste modo, durante os esforços sub-máximos de longa duração, o catabolismo oxidativo dos CHO é o principal fornecedor de energia, no entanto, como o músculo tem concentrações reduzidas de glicose, a maioria do potencial energético provém da degradação do glicogênio. 27

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO LIBERAÇÃO DE ENERGIA PELO ALIMENTOS Carboidrato : Sua função primária é fornecer energia para o trabalho celular. Ele é o único nutriente cuja energia armazenada pode ser usada para gerar ATP anaerobicamente,ou melhor ,são utilizadas nos exercícios vigorosos que requerem a liberação de energia rápida ( anaeróbicos ). Neste caso o glicogênio acumulado e a glicose sanguínea terão que fornecer maior parte de energia para a ressíntese de ATP. Em exercícios leves e moderados , os carboidratos atendem cerca de metade das necessidades energéticas do organismo. E são também necessários alguns carboidratos para que se processe nutrientes das gorduras e então sejam transformados em energia para os exercícios de longa duração ( aeróbicos ) . 28

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Gordura : A gordura armazenada representa a fonte mais abundante de energia potencial. Essa fonte comparada aos outros nutrientes é quase ilimitada. Existe alguma gordura armazenada em todas as células , porém , seu maior fornecedor são os adipócitos - células gordurosas especializadas para a síntese e armazenamento de triglicerídeos - elas compreendem cerca de 90% das células . Depois que os ácidos graxos se difundem para dentro da circulação, eles são entregues aos tecidos ativos onde são removidos do tecido adiposo e assim são transferidos para os músculos ( particularmente as fibras de contração lenta ) onde a gordura é desintegrada e transformada em energia, dentro das mitocôndrias ,para poderem ser utilizadas como combustível. Dependendo do estado de nutrição, treinamento do indivíduo e duração da atividade física, de 30% `a 80% da energia para o trabalho biológico derivam das moléculas adiposas intra e extracelulares 29

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Proteínas : A proteína pode desempenhar um papel importante como substrato energético durante o exercício constante e treinamento pesado. Mas não é capaz de proporcionar mais que 10% à 15% da energia exigida na atividade , como o carboidrato e gordura . Para proporcionar energia, as proteínas são primeiro transformadas em aminoácidos de forma que possam penetrar prontamente nas vias para a liberação de energia através da remoção de nitrogênio dos ácidos graxos e assim serem transferidos para outros compostos. Dessa maneira, certos aminoácidos podem ser usados diretamente no músculo para obtenção de energia. Obs.: enquanto os carboidratos podem ser metabolizados tanto na ausência quanto na presença de oxigênio, as gorduras e as proteínas somente podem ser metabolizadas na presença de oxigênio. 30

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FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO 1 MOL de carboidrato é capaz de produzir : 38 ATP 1 MOL de gordura é capaz de produzir : 142 ATP 1 MOL de proteína é capaz de produzir : 15 ATP Sistema Aeróbio e metabolismo das gorduras A gordura armazenada representa a mais abundante fonte corporal de energia potencial. A produção de energia é quase ilimitada. Representa cerca de 90.000 a 110.000 kcal de energia. A reserva de energia na forma de carboidratos é inferior a 2.000 kcal. Papel da proteína no metabolismo aeróbio Papel apenas secundário durante o repouso e, na maioria das condições de exercício, quase não desempenha qualquer papel. Na inanição, nas condições com privação de carboidratos e nas façanhas de resistência incomum (corrida de 6 dias), o catabolismo das proteínas pode ser significativo. 32

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Esse tem sido um assunto de grande preocupação entre os estudiosos. Sob condições de repouso, os ácidos graxos livres estão disponíveis e proporcionam a primeira fonte de combustível, ou seja , o metabolismo de gordura se acelera enquanto o de carboidrato é inibido. Durante exercícios de intensidade moderada (com mais de 85 % da Frequência Cardíaca Máxima), súbitas mudanças são observadas no nível de excreção de certos hormônios. A excreção de adrenalina , por exemplo, se eleva ao mesmo tempo que é reduzido a excreção da insulina no organismo. Esses hormônios influenciam diretamente na taxa de utilização de gordura e carboidrato pelos músculos , de tal maneira que o metabolismo dessa gordura tenha predominância e tenda a se elevar com o trabalho prolongado. Ao se elevar a intensidade do exercício ( mais que 85% da F.C.M.) , ocorrem mudanças estimulam a inibição da utilização da gordura pelo organismo. O maior inibidor da gordura chama-se Ácido lático. Como resultado, o metabolismo da gordura é reduzido e o carboidrato se torna a fonte mais solicitada de energia sendo utilizada pelos sistemas ácido lático e aeróbico. 33 O que é utilizado primeiro, a gordura ou o carboidrato ?

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO:

FISIOLOGIA DO EXERCÍCIO Correlação entre os Sistemas “ a duração do exercício é inversamente proporcional à sua intensidade “   Em repouso, o organismo só necessita produzir energia para atender às exigências do metabolismo basal. Ao se iniciar uma atividade física, aumenta-se o consumo energético e podem ocorrer 3 situações: O esforço é extenuante ( > 100% VO2 máx ) - a demanda energética só poderá ser atendida pelo sistema anaeróbio alático; - quando as reservas de CP se depletarem, a atividade não poderá mais ser realizada. O esforço é intenso ( entre 85 a 100% VO2 máx ) - a quantidade de energia necessária à consecução do exercício pode ser fornecida pelo sistema anaeróbio lático; este ressintetiza a ATP indispensável ao esforço; - a intoxicação do meio pelo ácido lático impedirá a continuação da atividade além de aproximadamente 1h ½ . O esforço é moderado ( < 85% VO2 máx ) - apesar da demanda extra inicial de energia ser atendida pelo sistema anaeróbio, o aumento do aporte de oxigênio às células musculares, após algum tempo permite que o sistema aeróbio ressintetize o ATP necessário 34

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SISTEMA ENERGÉTICO PREDOMINANTE NO TÊNIS ATP-CP (0 a 10 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 70% GLICÓLISE (20 a 180 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 20% ÁCIDOS GRAXOS (3 MIN ATÉ VÁRIAS HORAS) CONTRIBUIÇÃO = 10% 35

SISTEMA ENERGÉTICO PREDOMINANTE NO FUTEBOL:

SISTEMA ENERGÉTICO PREDOMINANTE NO FUTEBOL ATP-CP (0 a 10 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 80% GLICÓLISE (20 a 180 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 20% ÁCIDOS GRAXOS (3 MIN ATÉ VÁRIAS HORAS) CONTRIBUIÇÃO = 10% OU MENOS OBS: ALAS E ATACANTES 36

SISTEMA ENERGÉTICO NO FUTEBOL:

SISTEMA ENERGÉTICO NO FUTEBOL ATP-CP (0 a 10 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 60% GLICÓLISE (20 a 180 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 20% ÁCIDOS GRAXOS (3 MIN ATÉ VÁRIAS HORAS) CONTRIBUIÇÃO = 20% OBS: MEIO-CAMPO 37

SISTEMA ENERGÉTICO NO BASQUETE:

SISTEMA ENERGÉTICO NO BASQUETE ATP-CP (0 a 10 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 80% GLICÓLISE (20 a 180 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 10% ÁCIDOS GRAXOS (3 MIN ATÉ VÁRIAS HORAS) CONTRIBUIÇÃO = 10% 38

SISTEMA ENERGÉTICO NO VOLEIBOL:

SISTEMA ENERGÉTICO NO VOLEIBOL ATP-CP (0 a 10 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 90% GLICÓLISE (20 a 180 SEGUNDOS) CONTRIBUIÇÃO = 10% ÁCIDOS GRAXOS (3 MIN ATÉ VÁRIAS HORAS) CONTRIBUIÇÃO = SOMENTE NA RECUPERAÇÃO 39

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