Nutrientes, Metabolismo e Energia

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Energia para o Movimento Metabolismo e Sistemas Básicos de Energia Troca de gases respiratórios entre a célula e o ambiente Respiração Celular (interna) - QO 2 muscular - Extracção de O 2 do sangue capilar - Vasodilatação do leito vascular periférico - Débito cardíaco - Fluxo sanguíneo pulmonar - Ventilação minuto Ventilação pulmonar (externa)

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Energia parao Movimento

Metabolismo

e

Sistemas Básicosde Energia

Troca de gases respiratóriosentre a célula e o

ambiente

Respiração Celular (interna)

- QO2 muscular

- Extracção de O2 do sangue capilar

- Vasodilatação do leito vascular periférico

- Débito cardíaco

- Fluxo sanguíneo pulmonar

- Ventilação minuto

Ventilação pulmonar (externa)

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Troca de gases respiratóriosentre a célula e o

ambiente

Variações da taxa metabólica muscular

Equilíbrio e sincronização da resposta cardiovascular e respiratória

- Pulmões

- Circulação Pulmonar

- Coração

- Circulação Periférica

- Tecido Muscular

Conceitos Gerais

� Tipos de energia e transdutores fisiológicos.

� Reacções endergónicas e exergónicas.

� Anabolismo e Catabolismo.

� Potencial Energético dos Alimentos- (Glícidos, Lípidos e Proteínas).

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Energia

� Energia é a capacidade de desenvolver trabalho

� Energia pode ter váriasorigens- Química

- Eléctrica

- Electromagnética

- Térmica

- Mecânica

- Nuclear

Energia

� Leis da “Termodinâmica”afirmam que todas as formasde Energia sãointerconvertíveis.

� Energia não se perde nemse cria, mas transforma-se.

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Fontes de Energia

Nos autotróficos:

� A Energia origina-se no sol, como energia solar e éconvertida pela fotossínteseem:

» Glúcidos

» Lípidos

» Proteínas

Fontes de Energia

Nos heterotróficos:

� A Energia presente nasligações químicas dos alimentos é libertadaquimicamente no interior das células e armazenada naforma de ligações no ATP.

� A formação de ATP dá àcélula um compostoenergético para estaarmazenar e conservarenergia

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Energia

� ASPECTOS TERMODINÂMICOS A CONSIDERAR:

� A energia total de um sistema isolado permanece constante- Célula?

� A conversão de formas de energia diminui a “qualidade”porque implica que

� Parte da energia se transforme em energia calorífica

Transdução de Energia

� Cerca de 60% a 70% daenergia química é transformadaem calor.

� O remanescente é utilizadopara contracção muscular (energia mecânica) e restantesactividades celulares.

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Energia para a Actividade Celular

� Fontes de Energia

- glúcidos- glucose = (C6H12O6)

- lípidos – ác. gordos = (C16H18O2)

- proteínas - amino ácidos + azoto

� A quantidade de Energialibertada numa reacção biológicaé calculada pela quantidade de calor produzida.

� 1 Kilocaloria = qtd de Energiacalorífica necesssária paraelevar 1g de água pura 1 ºC.

Reacções Metabólicas

São reacções que convertem energia

em formas utilizaveis pelos seres

vivos

1 – REACÇÕES ENDERGÓNICAS >> ADIÇÃO DE ENERGIA

ex. formação de sacarose

2 – REACÇÕES EXERGÓNICAS >> LIBERTAÇÃO DE ENERGIA

ex. hidrólise da sacarose

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1 - Muitas reacções bioquímicas são reversíveis

Reagentes <<<<<<<<<>>>>>>>>> Produtos

2) As reacções reversíveis tendem para o

equilíbrio

3) Para modificarmos as condições de equilíbrio

bioquímico ou

- se adicionam reagentes

- se retiram os produtos do meio

Reacções Metabólicas Via Metabólica

� sequência de reacções bioquímicas lineares ou cíclicas

� Realizadas por Enzimas

1) Enzimas são PROTEÍNAS CATALÍTICAS i.e.,

aumentam velocidades de reacção)

2) Têm um sítio activo (local onde ocorre a reacção)

3) O substrato de um enzima são moléculas activadas

pela enzima

4) As enzimas não se consomem

5) As enzimas são selectivas para uma reacção

específica

6) Variações de temperatura, pH e força iónica alteram

as enzimas

7) Biologicamente são responsáveis pela

HOMEOSTASIS – manutenção de condições

favoráveis ao organismo

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Classes de vias metabólicas:

-BIOSSINTÉTICAS ou ANABÓLICAS quando os produtos detêm mais energia que os reagentes

(ex., Síntese da glucose por biossíntese)

-DEGRADATIVAS ou CATABÓLICAS quando moléculas iniciais se quebram para libertação de energia.

Vias MetabólicasEnergia para a

Actividade Celular

� Os alimentos sãocatabolizados para produzirenergia utilizável pelascélulas.

� A energia é transferida dos alimentos para o ATP porfosforilação.

� O ATP é um composto de alta energia que permitearmazenar e conservarenergia.

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Potencial Energéticodos Alimentos

� O valor energético ou valor calórico de um alimento éproporcional à quantidade de energia que pode proporcionarao queimar-se na presença de oxigénio.

� Mede-se em calorias - toma-se como medida a kilocaloria (1Kcal = 1000 calorias).

- Por vezes, a Kilocaloria é mal representada como Caloria (com maiúscula). Quando um alimentotem 100 Calorias, na realidade essealimento tem 100 Kilocalorias porcada 100 gr. de peso.

Potencial Energéticodos Alimentos

Kilocaloria

� A kilocaloria (kcal) é a unidadede energia mais utilizada nossistemas biológicos.

� 1 kilocaloria é a quantidade de energia térmica necessária paraelevar de 1 ºC a temperatura de 1 kg de água (de 15 ºC para 16 ºC).

� 1 kcal = 1 000 cal

� 1 cal = 4.18 Joule

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Potencial Energéticodos Alimentos

� Dieta adultos- de 1000 a 5000 Kilocalorias /

dia.

� Cada grupo de nutrientesenergéticos (glucídos, lipídose proteínas) – tem um valor calórico diferente e +/-uniforme em cada grupo.

Potencial Energéticodos Alimentos

� Em repouso, o organismousa principalmente lípidos e glícidos para produzirenergia.

� As proteínas sãorelativamente pouco usadaspara produzir energia.

� O aumento da intensidadede esforço provoca um aumento da utilizaçãopercentual de glícidos emdetrimento dos lípidos.

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Glúcidos� Presentes em vários alimentos.

� Após ingestão, são convertidos emglucose e transportados pelo sangue a todos os tecidos.

� São absorvidos pelos músculos e fígado onde são facilmentemetabolizados e convertidos emglicogénio

� Quando necessário, o glicogénioarmazenado no fígado é decompostoem glicose e transportado pelo sangueaté aos músculos para produção de ATP

� 1 g ~= 4 kcal.

� +/- 2000 kcal W 32 km corrida)

� Sem uma assimilação adequada, as reservas do fígado e músculos sãorapidamente consumidas.

Lípidos� Presentes em vários alimentos

� As reservas lipídicas do corpo são muitomaiores do que as reservas glicídicas

� Trigligéridos têm de ser decompostosem glicerol e ácidos gordos livres (FFA)

� Só os FFAs são utilizados para produzirATP.

� 1 g ~= 9 kcal.

� Principais nutrientes para esforçosprolongados de baixa intensidade

- Lípidos fornecem uma qtdconsiderável de Energia durante o exercício prolongado

� Estão acumulados intramuscularmenteou subcutaneamente

� São mais difíceis de decompor e porisso, menos acessíveis ao metabolismoCelular.

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Reservas de Nutrientes

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Proteínas

� Podem ser convertidas em glicosevia neoglicogénese e utilizadaspara produzir energia

� Podem ser transformadas emFFAs via lipogénese

� Precisam ser primeirodecompostas em amino-ácidos

� Só conseguem fornecer de 5% a 10% da Energia necessária paraum exercício prolongado

� Aminoácidos decompostos emglucose (gluconeogénese).

� 1 g ~= 4 kcal.

Libertação de Energia

� 60% a 70% da E consumida pelo corpo é libertada sob a forma de calor. O restante éusado p/ trabalho mecânico e actividades celulares

� L = 9 kcal / g

� G + P = 4.1 kcal / g

Mais acessível

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Libertação de Energia

� Para ser útil, a libertação da E a partir dos compostos químicos tem de ser feita de modo controlado.

� Controlo: escolha do “combustível” primário

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ATP e transferências de energia

� As células vivas têm de realizar um certo número de reacções endergónicas:

� reacções anabólicas (biossíntesede macromoléculas proteicas; glucídicas e nucleicas)

� reacções de activação (fosforilação de oses, activação de ácidos gordos)

ATP e transferências de energia

A energia necessária a estas reacções éfornecida pelas reacções exergónicas

Essa transferência de energia não édirecta

Tem de existir um composto intermediário

Formado à custa de W.?????

Page 16: Nutrientes, Metabolismo e Energia

ATP e transferências de energia

W..????

energia libertada das reacções exergónicas e que se pode hidrolisar de modo a fornecer

energia às reacções endergónicas

ATP ou composto formado a partir de ATP

ATP- composto de potencial energético elevado formado à custa da energia libertada no

catabolismo

constitui uma reserva energética

Quando é necessária energia para as reacções de síntese, a ruptura de uma ligação entre dois grupos fosforilo, num número suficiente de

moléculas de ATP, liberta essa quantidade de energia.

ATP e transferências de energia

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É formado nos organismos vivos por fosforilaçãodo ADP conjugada por reacções de oxidação que

fornecem a energia necessária

Essas fosforilações ocorrem em determinadas etapas do metabolismo celular:

- nas transferências de electrões pela cadeia respiratória das células aeróbias (tendo lugar nas mitocôndrias ) ou

- na fase luminosa da fotossíntese (energia luminosa � energia química) tendo lugar nos cloropastos.

ATP e transferências de energia

ATP e transferências de energia

� 1. Sistema ATP-PCr (sistemaanaeróbio aláctico)

� 2. Via Glicolítica (sistemaanaeróbio láctico)

� 3. Fosforilação Oxidativa(sistema aeróbio)

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Bioenergética: Produção de ATP

� pelo sistema ATP-PCr- anaeróbio- + simples sistema de Energia- 1 mole PCr = 1 mole of ATP- 1 ATP = 7.6 kcal

� pelo sistema glicolítico- anaeróbio- 1 mole glicogéneo = 3 moles

of ATP

� pelo sistema oxidativo- aeróbio- ganho de Energia = 39 moles

of ATP

ATP- sistema PCr

� O + simples dos sistemas de Energia

� Energia libertada pelaquebra do sistema Creatinafosfato (PCr), facilitatedapels enzima creatina kinase(CK), forma ATP a partir de ADP.

� É um processo rápido� Não precisa de O2

(anaeróbio).� Só suporta 3-15 s de

trabalho muscular.

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O sistema glicolítico

� Envolve a quebra (lise) daglucose via enzimasglicolíticas específicas.

� Glucose - 99% de todos osaçúcares da circulaçãosanguínea.

� Glucose – deriva da digestãode glúcidos e da quebra do glicogéneo durante a via daglicogenólise.

� O glicogéneo é formado a partir da glucose.

O sistema glicolítico

� Glucose e glicogéneo sãoconvertidos em glucose-6-fosfato antes de seremusados para a produção de Energia. Este processoconsome 1 ATP.

� A Glicólise produz ácidopirúvico que é convertido emácido láctico na ausência de oxigénio.

� A Glicólise, que envolve 12 reacções enzimáticas atéformar ácido láctico, ocorreno citoplasma das células.

Page 20: Nutrientes, Metabolismo e Energia

O sistema glicolítico O sistema glicolítico

� 1 glicogéneo = 3 ATP

� 1 glucose = 2 ATP

� Causa acumulação de ácidoláctico nos músculos- A acidificação “desencoraja” a

glicólise.

- Diminui a capacidade de ligação do cálcio às fibrasmusculares, logo, impede a contracção muscular.