O documento discute três principais sistemas energéticos para a produção de ATP durante o exercício: 1) o sistema ATP-CP é o principal sistema para esforços máximos de até 30 segundos; 2) a glicólise é o principal sistema para esforços de intensidade elevada entre 30 segundos e 1 minuto; 3) a oxidação é o principal sistema para esforços de intensidade média e baixa com duração superior a 1 minuto.

1. FONTES ENERGÉTICAS
Faculdade de Desporto
Universidade do Porto

2. Recordes mundiais
corridas
10
8
v (m/s)
6
4
2
0
6 10 20 40 100 200 400 1000 2000 4000 10000
t (s)

3. Sistemas energéticos
ATP/CP - fosfagénios
sistema anaeróbio aláctico
Glicólise
sistema anaeróbio láctico
Oxidação
sistema aeróbio

4. ! O sistema ATP-CP é o principal sistema energético
para esforços máximos com uma duração até 30”
! A glicólise é o principal sistema energético para
esforços de intensidade elevada com uma duração
entre 30” e 1’00”
! A oxidação é o principal sistema energético para
esforços de intensidade média e baixa com uma
duração superior a 1’00”

5. 1º sistema energético
ATP-CP
! Sistema Anaeróbio Aláctico
! Fontes energéticas imediatas
! Fosfagénios

7. ATP
ATP + H2O ADP + Pi + 7 kcal/mol

8. Glucose plasmática
glicogénio
Glucose-1-P
HK
ATP
10Kcal
+ ADP, Pi, AMP, pH, NH4+
- ATP, CP, Citrato, H+
PFK
Proteínas
H
d
NH3 C COOH
NADH R
ATPase
ATP
ADP+Pi
shuttle glicerol-fosfato
shuttle malato-aspartato
Triglicerídeos
ATP
PK
ATP
LDH
NADH
E
shuttle do lactato
Lactato MCT

9. ATPase
ATP ADP+Pi

10. Fosfocreatina
CH3 NH H O
HOOC CH2 N C N ∼P OH
OH
∼ "Gº = -10 kcal

12. CKmitoc
Shuttle da creatina fosfato
CKcitop

15. Fontes energéticas imediatas
ATP + H2O ATPase ADP + Pi + 7 kcal/mol
CP + H2O CK C + Pi + 10 kcal/mol
CP + ADP + Pi ATP + C + Pi
MK
ADP + ADP ATP + AMP

16. Estimativa da energia disponível
no sistema ATP-CP
ATP CP
Concentração muscular
- mmol/kg músculo 6 28
- mmol massa musc. total 180 840
Energia útil
- kcal/kg músculo 0.06 0.28
- kcal massa musc. total 1.8 8.4

17. Sistemas energéticos
Glicólise
! Sistema Anaeróbio Láctico
! Fontes energéticas não oxidativas
! Fontes energéticas glicolíticas

19. Glicogénio muscular
citosol
glucose
ATP ADP + Pi + 11kcal
ác.pirúvico ácido láctico
mitocôndria

20. Glicogénio

22. Alterações metabólicas agudas nas fibras
25
tipo II após um teste de Wingate
Pré-exercício
Pós Exercício
20
mmol/kg músculo
15
10
5
0
ATP ADP IMP
Esbjornsson-Liljedahl et al. (1999)

23. Alterações metabólicas agudas nas fibras
tipo II após um teste de Wingate
550
Pré-exercício
500 Pós Exercício
450
mmol/kg músculo
400
350
300
250
200
150
100
50
0
PCr Glicogénio Lactato
Esbjornsson-Liljedahl et al. (1999)

24. Alterações metabólicas agudas nas fibras
tipo I após um teste de Wingate
26
24 Pré-exercício
Pós Exercício
22
mmol/kg músculo
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
ATP ADP IMP
Esbjornsson-Liljedahl et al. (1999)

25. Alterações metabólicas agudas nas fibras
tipo I após um teste de Wingate
450
Pré-exercício
400 Pós Exercício
mmol/kg músculo
350
300
250
200
150
100
50
0
PCr Glicogénio Lactato
Esbjornsson-Liljedahl et al. (1999)

26. Sistemas energéticos
Oxidação
Sistema Aeróbio

28. glicogénio
Oxidação
glucose
triglicerídeos
piruvato ácidos gordos
proteínas
ATP
aminoácidos
ADP + Pi + 11kcal

29. Glicogénio
citosol
glucose
ATP ADP + Pi + 11kcal
ác.pirúvico ácido láctico
mitocôndria
ATP ADP + Pi + 11kcal
CO2+H2O

30. Degradação Total da GLUCOSE
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O + 36-38 ATP

31. • Processos de activação mais rápidos • Processos de activação mais lentos
• Menor consumo relativo de oxigénio • Maior consumo relativo de oxigénio
• Catabolismo aeróbio/anaeróbio • Catabolismo exclusivamente oxidativo
•Maior produção de ATP por unidade de tempo •Menor produção de ATP por unidade de tempo

33. Contributo dos vários
Sistemas Energéticos
em função da duração
do exercício

34. aeróbio
láctico
aláctico
tempo (s)

35. 100m 200m 400m 800m 1500m
90
contributo energético (% )
80
aeróbio
70
60
50
40
30 láctico
20
10 aláctico
0
10
30
50
70
90
110
130
150
170
190
210
230
tempo (s)

36. 100m aeróbio
80% láctico
aláctico
1500m
67%
200m
57%
800m
48%
400m
40%
34%
30%
28% 30%
23%
18%
15% 15%
10%
5%
tempo (s)

37. Treino Treino Treino
anaeróbio aeróbio regenerativo
400m
1500m
5000m

38. Potência e Capacidade
dos Vários Sistemas
Energéticos

39. Fontes energéticas
Potência Capacidade Factor limitativo
(kcal/min) (kcal disponíveis)
CP 36 11 Rápido esgotamento
reservas
Glicólise 16 15 Acumulação de ácido
láctico
Oxidação 10 2000 Capacidade transporte
de O2

40. Potência dos principais
sistemas energéticos
140
mmol ATP. Kg-1 wet wt min-1
120
100
80
60
40
20
0
PCr Glicólise Oxid. Oxid. FFA
CHO
Sahlin (1996). In: Physiology and Pathophysiology of Exercise Tolerance

41. Capacidade dos principais
sistemas energéticos
Ilimitado
100
90
80
Mol ATP
70
60
50
40
30
20
10
0
PCr Glicólise Oxid. Oxid. FFA
CHO
Sahlin (1996). In: Physiology and Pathophysiology of Exercise Tolerance

42. Estimativa da energia disponível
nos principais reservatórios
Glicogénio muscular 2.000 kcal
Glicogénio hepático 280 kcal
TG tecido adiposo 141.000 kcal
Proteínas corporais 24.000 kcal

43. Oxidação dos lípidos e dos
hidratos de carbono em
função da intensidade de
exercício

44. #Como comparar indivíduos com níveis diferenciados de
resistência aeróbia?
Utilizando intensidades relativas de exercício, de forma a
conseguir induzir estímulos fisiológicos semelhantes em
indivíduos com performances distintas.
! E como é possível determinar intensidades relativas de
exercício?
Avaliando a condição aeróbia dos sujeitos com base em
parâmetros fisiológicos específicos, deste modo é possível
encontrar faixas de intensidade submáximas semelhantes para
indivíduos distintos.
! Que parâmetros fisiológicos utilizar?
Os parâmetros aeróbios habitualmente mais utilizados são o
VO2max e o Limiar Anaeróbio

45. VO2max Limiar Anaeróbio
• Teste máximo • Teste sub-máximo
• Prolonga-se até exaustão • Interrompe-se às 4mmol/l lactato
• Medição do consumo O 2 • Medição da lactatemia
• Teste contínuo incremental • Teste intermitente com 4 patamares
• Equipamento dispendioso • Equipamento pouco dispendioso
• Pouco utilizado no controlo treino • Muito utilizado no controlo treino
• Pouca transferibilidade dados • Grande transferibilidade dados
• Correlações elevadas com • Correlações elevadas com resistência
resistência curta duração (3’-10’) média (10’-30’) e longa duração (>30’)

46. VO2max

47. VO2max
Representa a taxa mais elevada de
captação e utilização do O2 pelo
organismo durante exercício intenso

48. VO2 = Q x dif. (art.-ven.) O2
VO2 exerc. = 30l/min x 0.15l O2 = 4.5 l O2 /min
80Kg 60Kg
VO2 max absol. 4.5 lO /min
2 4.5 lO /min
2
VO2 max rel. 56 mlO /min/Kg 75 mlO /min/Kg
2 2

50. Limiar anaeróbio
8 remoção
7 produção • Intensidade máxima de exercício
em que se verifica um equilíbrio
lactato (mmol/l)
6
5
entre a produção e a remoção de
ácido láctico
4
3 • Momento a partir do qual ocorre
2
a transição do metabolismo
puramente oxidativo para o
1
parcialmente anaeróbio
0
carga

51. 12
12
MaxLass
10
10
4.4m/s
• Intensidade máxima de
lactato (mmol/l)
88
4.3m/s
exercício em que verifica
66
um steady-state do lactato
4.2m/s
44
4.1m/s sanguíneo
4.0m/s
2
2
0
0 7 Limiar aeróbio-anaeróbio
Rep.
Rep 5’
5' 10’
10' 15’
15' 20'
20’ 25’
25' 30'
tempo (min) 6
5
lactato (mmol/l)
4
• Carga a partir da qual se 3
verifica um aumento 2
progressivo na acumulação 1
de ácido láctico 0
Rep. 4,6 5 5,4 5,8
velocidade corrida (m/s)

52. Quociente Respiratório
QR = VCO2/VO2
Substrato Kcal/lO2 QR Kcal/g
Glúcidos 5.05 1.00 4.2
Lípidos 4.70 0.70 9.5
Proteínas 4.50 0.80 4.2

53. Calorimetria indirecta
• Toda a energia produzida pelo
organismo acaba por depender da
utilização do O2 Geralmente utiliza-
se o valor de:
• 4,82kcal/lO $ quando uma
2 5 kcal/lO2
mistura de CH, Lípidos e Proteínas
são consumidos
• Ocorrem variações consoante a
mistura

54. Calorimetria indirecta
Diferentes composições Diferentes
químicas dos equivalentes
HC, Lípidos e Proteínas energéticos
por litro/O2
Diferentes Quocientes Diferente
Respiratórios (QR) relação:
CO2/O2

55. Quociente Respiratório
HC
C6 H12 O6 + 6O2 $ 6CO2 + 6H2O
QR = 6 CO2 / 6 O2 = 1,0
Lípidos
QR = 16 CO2 / 23 O2 = 0,7
Proteínas
QR = 63 CO2 / 77 O2 = 0,8

56. Avaliação do gasto energético da actividade
física por calorimetria indirecta
Pode ser calculado se se verificarem os
seguintes pressupostos:
• se o esforço for sub-máximo e Unidades habituais:
constante
• se todo ATP for produzido através da KJ / min
respiração celular
• se a intensidade de exercício for Kcal/min
inferior ao limiar anaeróbio
• se o Quociente Respiratório for <1
• se o VO conseguir estabilizar (3min)
2

57. Cálculo do gasto energético por
calorimetria indirecta
Problema 1
Numa corrida submáxima com 30min de duração são
consumidos, em termos médios, 4lO2/min e produzidos
3,5lCO2/min
1. Calcule a energia dispendida nessa actividade
2. Calcule a % de energia produzida à custa dos HC e dos Lípidos
3. Calcule as gramas de HC utilizados
4. Calcule as gramas de Lípidos utilizados

58. Cálculo do gasto energético por
calorimetria indirecta
Resposta 1
1. QR ? QR = 3,5 /4 = 0,88
Ver tabela $ equiv. Energético para 1 L O2= 4,89 kcal
Totalidade de O2 consumido=30 x 4 = 120 L
120 x 4,89 = 586,8 kcal
2. Ver tabela $ % de CH e % de Lípidos:
CH$ 60,8% = 357 kcal
Líp $ 39,2% = 230 kcal
3 e 4. Gramas CH = 120 x 0,705 = 84,6 g
Líp = 120 x 0,213 = 24,4 g

59. Cálculo do gasto energético por
calorimetria indirecta
Problema 2
Atleta A gasta em média 45 ml/kg/min; v=12km/h; 60kg de peso
Atleta B gasta em média 40 ml/kg/min; v=12km/h; 75kg de peso
1. Num mesmo treino de 30 min, em percurso plano e a velocidade
estabilizada, qual dispendeu mais energia?
2. Quantas Kcal gasta por minuto?
3. Quantas Kcal gasta por cada km percorrido?

60. Cálculo do gasto energético por
calorimetria indirecta
Resposta 1.
Atleta A
VO2 total: [(60 x 45) x 30] : 1000 =81 L; 81 x 5 = 405Kcal
Atleta B
VO2 total: [(75 x 40) x 30] : 1000 =90 L; 90 x 5 = 450 Kcal
Respostas 2 e 3.
Atleta A
405 / 30 = 13,5 kcal /min; 405 / 5 = 82 Kcal /km
Atleta B
450 /30 = 15 Kcal /min; 450 / 5 = 90 Kcal /km

61. Durante o exercício de baixa
intensidade (20-30%VO2max) os
ag plasmáticos correspondem à
totalidade dos lípidos oxidados.
(Holloszy et al. 1998)

62. As taxas máximas de oxidação dos ag
plasmáticos são obtidos a baixas
intensidades de exercício (~40%VO2max) .
(Holloszy et al. 1998)

63. Durante o exercício moderado e
intenso (55-85% VO2max) são
oxidadas quantidades
semelhantes de ag plasmáticos e
tg musculares.
(Holloszy et al. 1998)

64. Durante o exercício exaustivo (>90’) de
intensidade moderada (55-75%
VO2max) ocorre um declíneo
progressivo na energia derivada do
glicogénio muscular e um incremento na
oxidação dos ag plasmáticos.
(Holloszy et al. 1998)

65. No músculo em repouso pouco glicogénio é catabolizado,
estando a taxa de glicólise dependente da captação de
glucose plasmática pelo músculo .
No entanto, durante o exercício, a glicogenólise é
fortemente estimulada, passando a ser o glicogénio o
principal precursor da glicólise.
Por exemplo, durante o exercício em steady-state a
65%VO2max a quebra de glicogénio pode exceder 4-5
vezes a captação de glucose plasmática.
(Brooks 2000)

66. Contributo relativo dos lípidos e hidratos de carbono
em função da intensidade de exercício
kcal.kg-1.min
180
160
140 AG plasmáticos
120
TG musculares
100
Glucose plasmática
80
60 Glicogénio muscular
40
20
0
25% 65% 85% %VO2max
(Romijn et al. 1993)

67. Contributo relativo dos lípidos e hidratos de
carbono em função da intensidade de exercício
kcal.kg-1.min
300
250
AG plasmáticos
200 TG musculares
150 Glucose plasmática
100 Glicogénio muscular
50
0
25% 65% 85% %VO2max (Romijn et al. 1993)

68. Contributo relativo dos lípidos e hidratos de
carbono em função da intensidade de exercício
kcal.kg-1.min
300
250
200 Lípidos
150
Hidratos Carbono
100
50
0
25% 65% 85% %VO2max (Romijn et al. 1993)

69. % Durante o exercício intenso
(85%VO2max) a oxidação lipídica total é
semelhante à que ocorre a 25%VO2max.
% A 85%VO2max a utilização dos ag
plasmáticos tende a diminuir devido à
diminuição dos seus níveis circulantes.
(Holloszy et al. 1998)

71. Oxidação lipídica e de HC
durante o exercício submáximo
(Holloszy et al. 1998)

72. ! Dados de investigações recentes
relativas à produção de energia no
músculo esquelético a partir dos
vários sistemas energéticos

73. ! Presentemente, tanto a técnica de biópsia muscular
como o método do défice de oxigénio constituem a
melhor forma de avaliação da produção de energia
anaeróbia durante o exercício intenso (Gastin 2001)
! Lamb (1995) estimou que os halterofilistas de classe
mundial podem produzir, de forma quase instantânea,
potências 10 a 20 vezes superiores às requeridas para
atingir o VO2max
! Também os sprinters podem atingir potências 3 a 5
vezes superiores às requeridas para atingir o
VO2max, no entanto revelam-se incapazes de manter
potências tão elevadas (Gastin 2001)

74. ! A taxa de degradação da CP atinge o seu máximo
imediatamente após o início da contracção muscular e
começa a declinar após apenas 1.3s (Maughan et al. 1997)
! Por outro lado, a produção de ATP na glicólise só atinge a
taxa máxima após 5s e pode ser mantida a esse nível durante
vários segundos (Maughan et al. 1997)
! As concentrações de repouso de ATP e CP no músculo
esquelético são de aproximadamente 25 e 70-80mmol/Kg de
massa magra (Spriet 1995, Maughan 1997) e não parecem ser
significativamente afectadas pelo nível de treino do sujeito
(Saltin e Gollnick 1983)

75. ! A deplecção total de ATP não ocorre mesmo em condições
de exercício extremas, apesar de terem sido descritas
diminuições do ATP muscular de 30-40% (Bangsbo et al. 1990,
Jacobs et al. 1982)
! Em contraste, é possível verificar-se uma deplecção quase
completa das reservas de CP (Hultman et al. 1990, Bogdanis et al.
1995)
! A energia derivada das reservas de ATP e CP, considerada a
componente aláctica, pode contribuir com 20-30% da energia
anaeróbia libertada durante o exercício intenso exaustivo com
2 a 3 min de duração (Saltin 1990, Bangsbo et al. 1990)

76. ! O contributo energético do sistema ATP-CP é
máximo durante os primeiros 2s de exercício
máximo
! Aproximadamente 75-85% do declíneo da CP
ocorre nos primeiros 10s
! Ocorre muito pouca ressíntese do ATP a partir da
CP após 20s de exercício de intensidade máxima
(Lakomy 2000, Maughan et al. 1997)

77. ! A produção de ATP na glicólise só atinge a taxa máxima
após 5s e pode ser mantida a esse nível durante vários
segundos (Maughan et al. 1997)
! Durante o exercício máximo, a taxa da glicólise pode ser
incrementada até 100 vezes relativamente ao valor de
repouso (Newsholme e Start 1973), embora esta taxa não possa
ser mantida
! A diminuição gradual do pH vai provocar uma diminuição
progressiva da actividade das enzimas glicolíticas,
particularmente da fosforilase e da PFK, resultando numa
taxa reduzida de ressíntese do ATP (Hermansen 1981)

78. ! A duração do exercício de intensidade máxima em
que o contributo dos sistemas energéticos aeróbios e
anaeróbios é semelhante parece situar-se entre 1 e 2
min, mais provavelmente em torno dos 75s
! A visão tradicional de que o sistema energético
aeróbio desempenha um papel insignificante durante
o exercício de alta intensidade precisa de uma
reformulação urgente
! Com efeito os processos aeróbios contribuem de
forma significativa para a produção de energia
mesmo em esforços máximos tão curtos como 30s
(Gastin P., Sports Med., 2001)

79. ! É actualmente evidente que os 3 sistemas energéticos
contribuem para a produção de energia durante o
sprinting, isto mesmo durante sprints curtos de 6s
(Gastin 2001)
! Durante 10 sprints de 6s observou-se um declíneo de
27% na potência (entre o 1º e o 10º sprint). No
entanto, foi registado um declíneo de 64% na
utilização de ATP anaeróbio devido à inibição quase
completa da glicólise até ao 10º sprint (Gaitanos et al.
1993)
! Deste modo, foi reconhecido que o metabolismo
aeróbio pode dar um contributo energético
significativo mesmo durante os sprints (Nevill et al. 1996)