EPG 7

EPG 7

1. Objetivo I: Explicar as principais fontes de energia durante a contração e como se dá a fadiga muscular

   • Fontes de energia durante a contração
     • Trifosfato de adenosina
       • As células musculares convertem energia química em energia mecânica. O ATP é a fonte de energia (química) utilizada para essa conversão.
       • O estoque de ATP no músculo esquelético é pequeno, e capaz de suportar apenas algumas contrações senão for reabastecido. Esta reserva, no entanto, é continuamente reabastecida durante a contração, de modo que, mesmo quando há fadiga muscular, os estoques de ATP são apenas modestamente diminuídos.
     • Fosfato de creatina
       • É utilizado para converter ADP em ATP e, assim, reabastecer o estoque de ATP durante a contração muscular.
       • O estoque de fosfato de creatina representa a fonte imediata de alta energia para reposição do ATP no músculo esquelético, especialmente durante o exercício intenso.
       • Catalisa a reação: ADP + fosfato de creatina = ATP + creatina
       • A fadiga muscular esquelética durante o exercício intenso está associada à depleção do estoque de fosfato de creatina.
       • Uma vez que a reação catalisada pela creatina fosfoquinase é reversível, a célula muscular reabastece o estoque de fosfato de creatina durante a recuperação da fadiga utilizando ATP sintetizado por meio da fosforilação oxidativa.
     • Carboidratos
       • As células musculares contêm glicogênio, o qual pode ser metabolizado durante a contração muscular para fornecer glicose para a fosforilação oxidativa e para a glicólise, processos que geram ATP para reabastecer o estoque celular.
       • As células musculares também captam glicose do .sangue, um processo que é estimulado por insulina.
       • A fadiga muscular durante o exercício prolongado está associada à depleção dos estoques de glicogênio no músculo.
     • Ácidos graxos e triglicerídios
       • As células musculares podem armazenar triglicerídeos, os quais podem ser hidrolisados, quando necessário, para produzir ácidos graxos.
       • Os ácidos graxos são submetidos à oxidação dentro das mitocôndrias (ciclo de krebs)
   • Fadiga Muscular
     • Como se dá a fadiga muscular?
       • A incapacidade de um músculo de manter a força de contração depois de uma atividade prolongada é chamada de fadiga muscular. A fadiga resulta principalmente de alterações que acontecem dentro das fibras musculares.
       • Mesmo antes que a real fadiga muscular ocorra, a pessoa pode ter sensação de cansaço e desejo de parar a atividade; essa resposta, chamada de fadiga central, é causada por alterações na parte central do sistema nervoso (encéfalo e medula espinal).
       • Embora seu mecanismo exato seja desconhecido, pode ser um mecanismo de proteção para fazer a pessoa parar o exercício antes que os músculos sejam danificados. Cabe ressaltar que, determinados tipos de fibras musculares esqueléticas entram em fadiga mais rápido que outros.
       • Embora os mecanismos exatos que causam a fadiga muscular ainda não estejam esclarecidos, acredita-se que diversos fatores contribuam. Um deles é a liberação inadequada de íons cálcio do RS, resultando em declínio da concentração de Ca2+ no sarcoplasma. A depleção de fosfato de creatina também é associada à fadiga, porém, surpreendentemente, os níveis de ATP no músculo fatigado muitas vezes não estão muito mais baixos do que no músculo em repouso.
       • Outros fatores que contribuem para a fadiga muscular incluem insuficiência de oxigênio, depleção de glicogênio e outros nutrientes, formação de ácido láctico e ADP e falha dos potenciais de ação no neurônio motor para liberar acetilcolina suficiente.

2. Objetivo II: Demonstrar as principais etapas da glicólise

   • A glicólise ocorre no citosol e 10 reações levam à quebra da glicose e a posterior formação do piruvato. É válido ressaltar que tal fase não depende do oxigênio, sendo anaeróbica.
     • Fase preparatória da glicólise
       • Diz respeito às 5 primeiras reações da glicólise.
         • Duas moléculas de ATP são consumidas, e a cadeia carbonada da hexose é clivada em duas trioses-fosfato.
       • Etapas
         • 1° A glicose é ativada para as reações subsequentes pela fosforila-ção em C-6, formando glicose-6-fosfato;
           • 2° A enzima fosfohexose-isomerase (fosfoglicose-isomerase) catalisa a isomerização reversível da glicose-6-fosfato (aldose) a frutose-6-fosfato (cetose);
             • 3° A enzima fosfofrutocinase 1 (PFK-1) catalisa a transferência de um grupo fosforila do ATP para a frutose-6-fosfato, formando frutose-1,6-bisfosfato;
               • 4° A frutose-1,6-bisfosfato é clivada para a formação de duas trioses-fosfato diferentes, a aldose gliceraldeído-3-fosfato e a cetose di-hidroxia-cetona-fosfato;
                 • 5° Apenas uma das duas trioses-fosfato formadas pela aldolase, o gliceraldeído-3-fosfato, pode ser diretamente degradada nas etapas subsequentes da glicólise. O outro produto, a di-hidroxiacetona-fosfato, é rápida e reversivelmente convertida em gliceraldeído-3-fosfato pela quinta enzima da sequência glicolítica, a triose--fosfato-isomerase.
           • Resumindo: na fase preparatória da glicólise, a energia do ATP é consumida, aumentando o conteúdo de energia livre dos intermediários, e as cadeias de carbono de todas as hexoses metabolizadas são convertidas em um produto comum, o gliceraldeído-3-fosfato.
     • Fase de pagamento
       • Conversão oxidativa do gliceraldeído-3-fosfato em 2 piruvato e formação acoplada de ATP e NADH.
       • Grande parte dessa energia é conservada pela fosforilação acoplada de quatro moléculas de ADP a ATP.
       • O rendimento líquido são duas moléculas de ATP por molécula de glicose utilizada, já que duas moléculas de ATP foram consumidas na fase preparatória.
       • A energia também é conservada na fase de pagamento (6 e 9) com a formação de duas moléculas do transportador de elétrons NADH por molécula de glicose.
       • Etapas
         • 6° Oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato.
           • 7° Transferência de uma fosforila do 1,3-bisfosfoglicerato para o ADP.
             • 8° Conversão de 3-fosfoglicerato em 2-fosfoglicerato.
               • 9° Desidratação do 2-fosfoglicerato produzindo fosfoenolpiruvato.
                 • 10° Transferência do grupo fosforila do fosfoenolpiruvato para o ADP.
                   • A última etapa na glicólise é a transferência do grupo fosforila do fosfoenolpiruvato ao ADP, catalisada pela piruvato-cinase.
                   • Nesta fosforilação no nível do substrato, o piruvato resultante aparece inicialmente em sua forma enólica, depois tautomeriza de modo rápido e não enzimático à sua forma cetônica, que predomina em pH 7,0
                 • Segunda reação glicolítica que gera um composto com alto potencial de transferência de grupamento fosforila (a primeira foi a etapa 6).
                 • A enolase promove a remoção reversível de uma molécula de água do 2-fosfoglicerato para gerar fosfoenolpiruvato (PEP).
               • A enzima fosfoglicerato-mutase catalisa o deslocamento reversível do grupo fosforila entre C-2 e C-3 do glicerato
               • A reação ocorre em duas etapas.
               • O grupo fosforila inicialmente acoplado a um resíduo de His da mutase é transferido a um grupo hidroxila em C-2 do 3-fosfoglicerato, formando 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG).
               • O grupo fosforila no C-3 do 2,3-BPG é, então, transferido para o mesmo resíduo de His, produzindo 2-fosfoglicerato e regenerando a enzima fosforilada.
             • A enzima fosfoglicerato-cinase transfere o grupo fosforila de alta energia do grupo carboxila do 1,3-bisfosfoglicerato para o ADP, formando ATP e 3-fosfoglicerato
             • As etapas 6 e 7 da glicólise constituem um processo de acoplamento de energia em que 1,3-bisfosfoglicerato é o intermediário comum.
             • O resultado do acoplamento dessas reações é que a energia liberada da oxidação de um aldeído a um grupo carboxilato é conservada pela formação acoplada de ATP a partir de ADP e Pi.
             • A formação de ATP pela transferência do grupo fosforila de um substrato, como o 1,3-bisfosfoglicerato, é chamada de fosforilação no nível do substrato.
           • A primeira etapa da fase de pagamento é a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato, catalisada pela enzima gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase.
           • Esta é a primeira das duas reações de conservação de energia da glicólise que eventualmente levam à formação de ATP.

3. Objetivo III: Identificar os efeitos do calor no corpo humano

   • Temperatura corporal
     • A energia química é uma forma de energia potencial armazenada nas ligações dos compostos e das moléculas. No corpo humano, parte da energia química dos alimentos que comemos acaba sendo convertida em vários tipos de energia cinética, como a energia mecânica que utilizamos para caminhar e falar. A conversão de um tipo de energia para outro geralmente libera calor, e parte dele é utilizada para manter a temperatura corporal normal.
     • Principal fonte calor: combustão de alimentos.
     • Calor do interior atinge a superfície corporal através vasos sanguíneos (plexo vascular subcutâneo).
   • Termorregulação:
     • O termo Termorregulação se refere a regulação e manutenção homeostática da temperatura corporal.
     • Os mamíferos e as aves são animais endotérmicos, isto é, são capazes de ter um grau de controle em relação a sua temperatura corporal devido a uma série de mecanismos. Além de que o próprio ser humano busca manter seu equilíbrio térmico em situações adversas, seja buscando água ou sombra no calor, seja buscando aquecer-se no frio.
     • Outras formas de regular a temperatura corporal são: a vasodilatação, sudorese, além da produção metabólica de calor.
     • Manter a temperatura corporal central dentro de uma faixa estreita permite que muitos mecanismos essenciais, como a função renal e a atividade nervosa central, funcionem com alta precisão. Outro fator que é influenciado pela capacidade de termorregulação é a capacidade dos seres humanos de caçar ou percorrer longas distâncias sem estar intimamente dependente das temperaturas ambientais.
     • Um sistema de feedback negativo é tipicamente descrito como o sistema regulador que interfere nas respostas termorregulatórias autonômicas. Esse sistema de controle fisiológico produz respostas graduais de acordo com distúrbios em uma variável regulada: a temperatura corporal central.
     • Os mecanismos de perda de calor são ativados durante um aumento na temperatura corporal central, enquanto um declínio na temperatura corporal central resulta na ativação de mecanismos que conservam ou produzem calor.
     • Centro termorregulador – neurônios termossensíveis da área pré-óptica do HIPOTÁLAMO.
   • Equilíbrio de Calor
     • Sabendo que a temperatura central do corpo é normalmente regulada para, aproximadamente, 36,6°C, é importante pontuar que tanto a produção metabólica interna quanto influencia na temperatura corporal e, sem o devido cuidado, o corpo não entraria em homeostase. O equilíbrio de calor é justamente o equilíbrio entre a taxa interna de produção metabólica de calor e a taxa de troca de calor para o ambiente.
   • Temperatura Ambiente:
     • A temperatura ambiente da terra é altamente varável, podendo ir de 54°C, nas regiões mais próximas da Linha do Equador, até -89°C nas regiões dos polos.
     • Ambientes com alta temperatura ambiente e baixa umidade favorecem a perda de calor por evaporação, pois o suor e a umidade da mucosa podem evaporar mais facilmente.
   • Insolação
     • É uma condição séria e fatal causada pelo excesso de exposição ao sol e ao calor intenso.
     • Quando esses valores aumentam muito e de forma súbita, o organismo para de funcionar da forma correta e o indivíduo pode apresentar confusão mental, irritação e falhas no sistema de resfriamento do corpo, também conhecido como transpiração.
     • Se a pessoa não consegue transpirar, ela não consegue se resfriar e abaixar naturalmente sua temperatura corporal.