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Introdução à Fisiologia Weber Gomes Ferreira Introdução à Fisiologia 2 Introdução As milhares reações químicas que ocorrem no nosso organismo são chamadas de metabolismo, que, pelas vias metabólicas, resultam a síntese de moléculas, assim como a degradação delas. Entretanto, as células necessitam de energia e possuem vias metabólicas capazes de converter nutrientes alimentares em energia utilizável. O processo metabólico é chamado de bioenergética, que, na atividade física, as células musculares esqueléticas extraem energia dos nutrientes alimentares. Assim, quando não há energia disponível, a contração muscular não acontece e o trabalho é interrompido. Objetivos da Aprendizagem Ao final do conteúdo, esperamos que você seja capaz de: • descrever os conceitos da fisiologia do exercício e as reações mediante o exercício; • conceituar fibra muscular e reconhecer suas contrações; • descrever o transporte, as transferências de energia e as vias metabólicas. 3 Introdução à Fisiologia O nosso corpo necessita, de acordo com Mcardle, Katch e Katch (2003), de suprimento de energia para a realização de múltiplas e complexas funções, e a energia vinda da oxidação dos macros nutrientes é recolhida e direcionada pelo ATP. Essa energia existente na molécula de ATP é que aciona os processos celulares que necessitam de energia. Por isso, o músculo esquelético realiza três funções importantes: 1) força para a locomoção; 2) força para a sustentação postural; e 3) produção de calor durante períodos de exposição ao frio, para o músculo esquelético do indivíduo se mover e respirar (POWERS e HOWLEY, 2000). Bioenergética: Utilização do ATP e fontes de energia para o corpo Na bioenergética, as células musculares armazenam quantidades limitadas de ATP, requerendo uma quantidade de suprimentos de ATP para o exercício, facilitando o fornecimento de energia necessária para a contração, por meio das vias metabólicas celulares com a capacidade de produção rápida de ATP (POWERS, HOWLEY, 2000; MCARDLE, KATCH, KATCH, 2003). Assim, a energia existe sob várias formas (mecânica, elétrica, química etc.), todas sendo intercambiáveis. Um exemplo, são as fibras musculares que convertem energia química obtida dos nutrientes em energia mecânica para realizar um movimento. O organismo consome diariamente carboidratos, gorduras e proteínas a fim de fornecer energia para manter em funcionamento as atividades celulares em repouso e durante o exercício. Os principais nutrientes utilizados como energia são as gorduras e os carboidratos, as proteínas contribuem com uma pequena quantidade da energia total utilizada. A fonte imediata de energia para a contração muscular é o composto de alta energia adenosina trifosfato (ATP) (POWERS, HOWLEY, 2000; MCARDLE, KATCH, KATCH, 2003; MCARDLE, KATCH, KATCH, 2008). 4 Carboidratos Os carboidratos armazenados provêm o corpo com uma forma de energia rapidamente disponível. 1 grama de carboidrato fornece cerca de 4kcal de energia Fonte: ShuttersTOCK (2024). #PraTodosVerem: a figura representa um homem vestindo roupa de corrida, com carboidrato em gel em um sachê. Gorduras A gordura corporal armazenada é um combustível ideal para o exercício prolongado, pois as moléculas de gordura contêm grandes quantidades de energia por unidade de peso. 1 grama de gordura tem ~9 kcal de energia. Fonte: ShuttersTOCK (2024). #PraTodosVerem: a imagem apresenta um homem correndo no acostamento de uma via. Proteínas As proteínas são formadas por meio da união dos aminoácidos em ligações químicas denominadas peptídicas e contêm ~ 4 kcal por grama. Fonte: ShuttersTOCK (2024). #PraTodosVerem: a imagem apresenta um pote de suplemento alimentar de proteína, no primeiro plano um recipiente de medição cheio de suplemento. A Produção Anaeróbica de ATP A combinação da ATP e a creatina fosfato, de acordo Powers e Honley (2000), são armazenadas como sistema ATP- CP (ou sistema fosfagênio) provendo energia para a contração muscular no início do exercício e em exercícios de curta duração e de alta intensidade (duração menos de cinco segundos). Segunda via metabólica habilitada a produzir ATP rapidamente e sem o envolvimento de O2 é a glicólise, que é uma via anaeróbica utilizada para transferir energia de ligações de glicose para unir o Pi ao ADP. 5 Tipos de Fibra Muscular Tipos de Fibra Muscular (I e II) e suas Contrações Os tipos de fibra muscular esquelética humana podem ser divididos em três classes baseadas em suas propriedades bioquímicas, sendo uma categoria de fibra lenta – a fibra Tipo I – e duas categorias de fibra rápida – fibra Tipo IIa e fibra Tipo IIb. Figura 4 - Fibra muscular esquelética. Fonte: Wikimedia (2024). #PraTodosVerem: a imagem representa a organização de um músculo esque- lético mostrando os feixes musculares e a fibra muscular. Tipos de Fibra Muscular (I E II) e suas Capacidades Aeróbias e Anaeróbias As fibras lentas (Tipo I) são denominadas oxidativas lentas devido à alta concentração e à alta atividade enzimática mitocondrial, essa fibra possui uma grande capacidade de metabolismo aeróbico de alta resistência à fadiga recrutadas durante a realização de exercícios contínuos. Já as fibras de Tipo II são fibras de contração rápida, apresentando um número pequeno de mitocôndrias, uma capacidade limitada de metabolismo aeróbico e 6 menos resistentes à fadiga recrutadas durante a realização de exercícios de curta duração ou explosão de força. Fibra Tipo I Altamente resistentes à fadiga. Fibra Tipo II a Características bioquímicas e de fadiga intermediária entre as das fibras Tipo II b e Tipo I. Fibra Tipo II b Capacidade limitada de metabolismo aeróbico e menos resistentes à fadiga. Mioglobina e hipertrofia muscular Na análise entre a mioglobina (proteína encontrada nos músculos estriados, responsável por ligar ao oxigênio) e a hipertrofia muscular, de acordo Mcardle, Katch e Katch (2003), o aumento na tensão muscular (força) proporcionará o estímulo primário no início do crescimento do músculo esquelético (hipertrofia), por meio do treinamento com exercícios, assim, grandes quantidades de mioglobina nas fibras musculares de contração lenta e uma alta capacidade de gerar ATP aerobiamente proporcionam o armazenamento intramuscular de oxigênio. Entretanto, Gomes (2009) descreve que o músculo esquelético é composto de filamentos musculares pela qual a força desenvolvida pelo músculo representa a soma das forças de determinados filamentos. Esta força máxima depende do número de filamentos musculares que compõem o músculo e da espessura deles. Podendo ser do tipo sarcoplasmático (tendo o engrossamento da fibra que se verifica pela parte não contrátil do tecido muscular, e influi pouco na melhora do crescimento da força máxima, mas aumenta essencialmente a capacidade para um trabalho longo) e tipo miofibrilar (está ligado ao aumento do número e do volume de miofibrilas) levando ao crescimento substancial da forçamáxima na prática do treinamento (GOMES, 2009; POWERS e HOWLEY, 2003). 7 Assim, o aumento do tamanho do musculo através do treinamento de resistência ocorre a hipertrofia (aumento do diâmetro da fibra muscular decorrente do aumento das miofibrilas), tendo aumento da seção da área transversal das fibras musculares já existentes atribuindo o tamanho e o número aumentados dos filamentos de actina (filamento claro) e miosina (filamento escuro) e à adição de sarcômeros (unidades de contração muscular onde estão localizados os filamentos de actina e miosina) dentro das fibras musculares existentes (POWERS e HOWLEY, 2003). Ao longo da fibra muscular, existem inúmeros sarcômeros com seus próprios filamentos de actina e miosina. Sendo assim, a contração e a força muscular acontecem dentro de cada sarcômero. Os tipos de fibras contidos nos músculos esqueléticos poderão ser motivados pela genética, pelos níveis hormonais no sangue e pelos hábitos de exercício do indivíduo. AtençãoControle da Pressão Arterial, Débito Cardíaco e Transporte de Oxigênio Através do Sangue A Pressão Arterial (PA) é definida como uma força exercida do sangue contra as paredes arteriais, determinado pela quantidade de sangue bombeado e a resistência do fluxo sanguíneo (POWERS e HOWLEY, 2003). A PA é distinta por dois valores distintos, sendo a PA sistólica tendo a média mais alta nas artérias e a PA diastólica, representando a menor média, sendo normal para um homem adulto 120/80 e para mulheres 110/70 (MAIOR, 2011). O seu controle é importante durante a atividade física para a compreensão das respostas cardiovasculares na condução segura do treinamento. O Débito Cardíaco (DC) é a quantidade de sangue bombeada pelo coração a cada minuto, já o transporte de oxigênio sendo feito por meio de gases dissolvidos no sangue, a principal porção do O2 e do CO2 transportados pelo sangue é de O2 combinado à hemoglobina (GUYTON, 2006; MAIOR, 2011). 8 Figura 5 - Aferindo pressão no teste ergométrico. Fonte: Shutterstock (2024) #PraTodosVerem: a imagem representa um médico e um paciência. O médico mede a pressão arterial do paciência. Para saber mais sobre o controle da pressão arterial x atividade física, acesse https://www.scielo.br/j/rbme/a/ k8YvbkCVGmRZCvLxg7vgHHG/?lang=pt e faça uma leitura para refletir sobre programas de atividade física sistematizados que representam a abordagem não farmacológica inicial para a prevenção e o tratamento da Hipertensão Arterial. Reflita Controle da Pressão Arterial Durante o Exercício Físico e seus Efeitos Agudos e Crônicos A importância da medida da PA, segundo Maior (2011), consiste em averiguar o relativo estresse cardiovascular que acarreta uma forma segura de conduzir o treinamento, apresentando subsídios adicionais à manipulação de variáveis associadas à sua intensidade absoluta e relativa como: tipo de exercício, intervalo de recuperação, número de repetições e séries, carga mobilizada e velocidade de execução. O controle da pressão arterial varia de acordo com a modalidade do exercício gerando tensão na contração muscular, comprimindo os vasos arteriais que irrigam o músculo, https://www.scielo.br/j/rbme/a/k8YvbkCVGmRZCvLxg7vgHHG/?lang=pt https://www.scielo.br/j/rbme/a/k8YvbkCVGmRZCvLxg7vgHHG/?lang=pt 9 aumentando a PA e sendo influenciada pelos aumentos também da frequência cardíaca, volume sanguíneo e de ejeção da resistência periférica, em indivíduos sedentários a tendência da PA é elevar-se mais rapidamente, devido ao maior esforço realizado pelo individuo. Já em atletas, essa elevação se dá de forma muito mais amena (MCARDLE, KATCH E KATCH, 2003; MAIOR, 2011). Os efeitos agudos (decorrem de uma única sessão de exercício, incluindo as respostas observadas durante a execução e no período recuperação pós-exercício, como: resposta a um treinamento individual, caminhada, trote em uma pista, nadar, corrida) e crônicos (adaptações resultantes de um período de treinamento regular como: individualidade -incluindo herança genética, especificidade do treinamento podendo ter predomínio aeróbio, anaeróbio ou misto, relação entre volume e intensidade, progressão da carga) do exercício físico sobre a pressão arterial por meio de exercícios isotônicos (produção de força com movimento articular) ou isométricos (produção de força sem movimento articular), sendo que o exercício isométrico é altamente contraindicado para os indivíduos hipertensos, por impedir a circulação sanguínea, aumentando a PA no desenvolvimento de volume, força, potência e resistência do músculo (MCARDLE, KATCH E KATCH, 2003; MAIOR, 2011; POWERS e HOWLEY, 2003). Alunos hipertensos participam de treinamento físico e aeróbico (como caminhada, corrida, bicicleta, musculação) produzindo um efeito hipotensor (pós treinamento), recomendado no tratamento da hipertensão arterial. Tendo o objetivo na melhora da força/ hipertrofia muscular que pode proporcionar grandes elevações da pressão arterial durante sua execução, assim, o aluno deve evitar exercícios de alta intensidade.. Curiosidade 10 Figura 6 - Aferição de pressão arterial. Fonte: Pixabay (2024). #PraTodosVerem: a imagem representa a aferição da pressão sistólica no momento do aparecimento do primeiro som e da pressão diastólica no desapa- recimento do som. 11 Conclusão Chegamos ao final do conteúdo. Aproveite para revisitar o que aprendemos durante este tempo. Bioenergética A energia existe sob várias formas (mecânica, elétrica, química etc.), todas sendo intercambiáveis e o organismo consome diariamente carboidratos, gorduras e proteínas a fim de fornecer energia para manter em funcionamento as atividades celulares em repouso e durante o exercício. Tipos de fibra muscular (I e II) e suas capacidades aeróbias e anaeróbias As fibras lentas (Tipo I) possuem uma grande capacidade de metabolismo aeróbico de alta resistência à fadiga; e as fibras de Tipo II têm uma capacidade limitada de metabolismo aeróbico e são menos resistentes à fadiga. Controle da pressão arterial x exercício físico O controle da pressão arterial é importante na manipulação de variáveis associadas à sua intensidade absoluta e relativa, como: tipo de exercício, intervalo de recuperação, número de repetições e séries, carga mobilizada e velocidade de execução. 12 Fonte: Plataforma Deduca (2021) #PraTodosVerem: a imagem representa o desenho do corpo humano de um homem. 13 Referências GUYTON, A.C; HALL, J.E. Tratado de Fisiologia Médica. São Paulo: Elsevier, 2006. GOMES, Antônio Carlos. Treinamento desportivo: estruturação e periodização. São Paulo: Artmed, 2009. MAIOR, A. S. Fisiologia dos exercícios resistidos. São Paulo: Phorte, 2011. MCARDLE, W. D.; KATCH, F.; KATCH, L. Fisiologia do exercício: energia, nutrição e desempenho humano. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003. POWERS, S. K.; HOWLEY, E. T. Fisiologia do exercício: teoria e aplicação ao condicionamento e ao desempenho. São Paulo: Manole, 2000.