Aula 3Metabolismo de produção Metabolismo de produção

de energia: de energia: Exercícios e demandas energéticas

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”

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.

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?

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.

Fotossíntese

A equação simplificada do processo é a formação de glicose:

6H2O + 6CO2 → 6O2 +C6H12O6

+ 686 Kcal1 mol de GLI

Produção de energia

adenina

ribosetrifosfato

Metabolismo e os macronutrientes

Carboidratos, proteínas e gorduras

Trifosfato de adenosinaTrifosfato de adenosina (ATP)

1. Obter Energia2. Formar moléculas precursoras de unidades

celulares (proteínas, ácidos nucleicos)3. Sintetizar e degradar biomoléculas

necessárias às funcoes vitais (catabolismo, anabolismo)

Utilização do ATP

Exigências energéticas diária

1) Taxa Metabólica Basal

2) Efeito Térmico da comida

3) Efeito térmico da atividade

Exigências energéticas diária

Exigências energéticas

1) Taxa Metabólica Basal 60 a 75% do Consumo diário total de

energiaManutenção 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.

Taxa metabólica basal ou de repouso

Depende : - sexo, - idade,- genética, - tamanho corporal, - composição corporal, - hormônios, - febre ( 7% para cada grau)

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

Exigências energéticas

3) Efeito térmico da atividade15 – 30% do Consumo diário total de

energia

- movimentos espontâneos, - voluntários- de atividades musculares planejadas,

(exercícios)

Efeito térmico da atividade

Depende:

- duração, - intensidade, - tipo de exercício, - massa corporal

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.

Vias Metabólicas

Definição das Necessidade Energéticas

- 1 Calorimetria direta

- 2 Calorimetria Indireta

- 3 Técnica água duplamente marcada (DLW)

- 4 TMB + Fator atividade

Métodos de avaliação do gasto energético.

1 Calorimetria Direta

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

Coeficiente Respiratório (QR)

R = VCO2/VO2

QR indica que tipo de substrato estamos oxidando

Carboidrato 1,0 Dieta Mista 0,85 (CHO + Lip) Proteína 0,82Gordura 0,7

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

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.

Métodos de avaliação do gasto energético.

4 Taxa de Metabolismo Basal + Fator atividade

Taxa de Metabolismo Basal (TMB)

Idade Gênero Feminino Gênero Masculino 0 a 3 anos 61,0 x P - 51 60,9 x P - 54

3 a 10 anos 22,5 x P + 499 22,7 x P + 495 10 a 18 anos 12,2 x P + 746 17,5 x P + 651 18 a 30 anos 14,7 x P + 496 15,3 x P + 679 30 a 60 anos 8,7 x P + 829 11,6 x P + 879 + de 60 anos 10,5 x P + 596 13,5 x P + 487

P = peso corporal em kg

FAO/WHO/UNU (1985)

Taxa de Metabolismo Basal (TMB)

Idade Gênero Feminino Gênero Masculino 3 a 10 anos [0,085 x P + 2,033] x 239 [0,095 x P + 2,110] x 239

10 a 18 anos [0,056 x P + 2,898] x 239 [0,074 x P + 2,754] x 239 18 a 30 anos [0,062 x P + 2,036] x 239 [0,063 x P + 2,896] x 239 30 a 60 anos [0,034 x P + 3,538] x 239 [0,048 x P + 3,653] x 239 P = peso corporal em kg

Segundo Schofield (1985)

Taxa de Metabolismo Basal (TMB)

Segundo Henry & Rees (1991)

Idade Gênero Feminino Gênero Masculino 3 a 10 anos [0,063 x P + 2,466] x 239 [0,113 x P + 1,689] x 239

10 a 18 anos [0,047 x P + 2,951] x 239 [0,084 x P + 2,122] x 239 18 a 30 anos [0,048 x P + 2,562] x 239 [0,056 x P + 2,800] x 239 30 a 60 anos [0,048 x P + 2,448] x 239 [0,046 x P + 3,160] x 239

P = peso corporal em kg

O gasto/consumo energéticoFator atividade (Fa)

HOMENS (METS) MULHERES

(METS) LIGEIRO

MODERADO INTENSO

MUITO I NTENSO EXTREMAMENTE INTENSO

1,6 - 3,9 4,0 - 5,9 6,0 - 7,9 8,0 - 9,9

10

1,2 - 2,7 2,8 - 4,3 4,4 - 5,9 6,0 - 7,5

7,6

( McARDLE e col., 1992)

O gasto/consumo energético – METSEquivalente Metabólico

Equação Para Cálculo Manual 1 MET (metabolic equivalents)

(Gasto de energia na atividade - valores pré-estabelecidos por atividade - ex. de tabela McARDLE,

1989)

Exemplo J ogging = 7.0 Mets

Ciclismo (ergométrica / moderado)= 7.0 Mets Natação Crawl = 8.0 Mets

futebol de campo(competição) = 9.9 Mets futebol de campo(pelada) =7.0 Mets

Outros exemplos baixar o compendium acima

1 Met= 1 kcal x kg-¹ x h-¹ ou 3,5ml / kg/ min

Energia gasta com a atividade = MET x Peso x Tempo de atividade (min)/ 60

Estudo de caso

Praticante de academia e estudante (F), idade 23 anos, 72 Kg, 1.68 m

Horas de sono: 8 x 1 = 8Horas de estudo: 7 x 1.3 = 9.1Atividades rotina (comer, ver televisao, assear): 7.5 x

1.2 = 9Horas de atividade física (musculaçao 1 hora + corrida

na esteira 30`): (1 x 6) + (0.5 x 8) = 6 + 4 = 10

FA:Σ das atividades (8 + 9.1 + 9 + 10) /24 h = 1.50

Estudo de caso (cont.)

TMB: 1514 Cal (FAO)NET: TMB x FaNET: 1514 x 1.50 = 2271 Cal

Bioenergética

Conceito

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

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.

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

1) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 30 45 60 90 120 150 180TEMPO (seg)

PA

RT

ICIP

AÇ

ÀO

(%

)

ATP-CP GLICÓLISE AERÓBIO

Substrato energético predominante

Substrato energético predominante

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

Sistema ATP-CP

Duração: 6 a 10 segundosExemplo: levantamento de peso,

beisebol, voleibol, sprintTipo de esforço: breve e máximo

2) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 30 45 60 90 120 150 180TEMPO (seg)

PA

RT

ICIP

AÇ

ÀO

(%

)

ATP-CP GLICÓLISE AERÓBIO

Sistema Glicolítico

- Não requer oxigênio- Envolve quebra incompleta de CHOem 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.

Sistema Glicolítico

Duração: não ultrapassa 2 minutos (45 a 90 segundos)

Exemplo: corridas de 400-800m, natação de 100-200m, 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

3) Tempo da utilização dos sistemas de produção de energia

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 30 45 60 90 120 150 180TEMPO (seg)

PA

RT

ICIP

AÇ

ÀO

(%

)

ATP-CP GLICÓLISE AERÓBIO

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

Sistema Aeróbio

Duração: depende do grau de treinamentoExemplo: 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

Resumo: sistema de produção de energia

ATP-CP Ácido Lático Aeróbio Combustible

utilizado Fosfato de Alta

Energia Carboigratos Carbohidratos,

gorduras e proteínas

Localizaçao Sarcoplasma Sarcoplasma Mitocondria Fadiga Depleçao de

fosfato Acúmulo de ácido

lático Depleçao de glicogenio

Sustentaçao Muito limitada Limitada Sem limite

Homen 8-10 Kcal 12-15 Kcal > 90.000 Kcal Mulher 5-7 Kcal 8-10 Kcal > 115.000 Kcal

Força Muito alta Alta/moderada Moderada/baixa

Homen 36-40 Kcal/min 16-20Kcal/min 12-15Kcal/min Mulher 26-30Kcal/min 12-15Kcal/min 9-12Kcal/min

Intensidade Muito alta Alta/moderada Moderada/baixa

Tempo fadiga

1-15 seg 45-90 seg 3-5 min

Célula: Sarcoplasma e Mitocondria

Relação entre o metabolismo

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

Substrato: Glicogênio

Glicogênio - polímeros de glicoseArmazenamento: fígado e músculoSintetizado 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.

Substrato: Glicogênio

Resposta hormonal: absorção de nutrientes

Após a refeição os níveis de glicose são altos

+ Insulina- Glucagon e hormônios de estresse+ Glicogênio sintetase - Glicogênio fosforilase

Resposta hormonal: atividade física

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

Obtenção de energia: Carboidrato

Para cada mol de glicose para lactato são obtidos 2 moles de ATPPara cada mol de glicose dentro do ciclo de Krebs são produzidos 36 moles de ATP.

Substrato: Triacilglicerol

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

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.

Obtenção de energia: Gordura

Ciclo de Krebs

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.

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

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.

Exigências motoras e fibras musculares

Propriedades Tipo I Tipo IIa TipoIIb

Velocidade de Contração

Lenta Rápida Rápida

Capacidade Glicolítica

Baixa Moderada Alta

Capacidade Oxidativa

Alta Moderada Baixa

Estoque de Glicogênio

Moderado

Moderado Alto

Estoque de Triglicerídeos

Alto Moderado Baixo

Capilaridade do tecido

Elevada Moderada Reduzido