METABOLISMO ENERGÉTICO NO TRABALHO MUSCULAR DO TREINO COMPETITIVO OU DO FITNESS

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1 ARTIGO METABOLISMO ENERGÉTICO NO TRABALHO MUSCULAR DO TREINO COMPETITIVO OU DO FITNESS Nelson Kautzner Marques Junior* RESUMO O estudo, uma revisão da literatura científica sobre metabolismo energético, explica as reações bioquímicas de cada sistema de energia. Ensina ao leitor que os metabolismos ATP, ATP-CP, glicolítico e aeróbio atuam em conjunto e mostra ao professor como prescrever o exercício do atleta ou aluno da academia e escola embasado na fisiologia do exercício. Palavras-chave: ATP, bioquímica, metabolismo energético. Introdução A adenosina trifosfato (ATP) é a fonte energética do organismo para contração muscular (McArdle et al., 1992, citados por ROSSI e TIRAPEGUI, 1999). No trabalho muscular ocorre a quebra do ATP em adenosina difosfato (ADP), mostrada nas Figuras de 1 a 3. ATP = adenosina + fosfato de alta energia (P) + P + P Figura 1 Estrutura bioquímica do ATP (reduzido e modificado de MAGLISCHO, 1999). ATP = adenosina + P + P (libera energia) P fosfato inorgânico (Pi) Figura 2 Liberação de energia pelo ATP para a contração muscular e formação do ADP (reduzido e modificado de MAGLISCHO, 1999). ADP = adenosina + P + P Figura 3 Estrutura bioquímica do ADP (MAGLISCHO, 1999). A refosforilação do ATP ocorre no ciclo ATP-ADP (McArdle et al., 1992, citados por ROSSI et al., 1999). Kuipers (1988), citado por ROSSI et al. * Pós-Graduando Lato Sensu em Fisiologia do Exercício e Avaliação Morfofuncional na UGF. R. Min. Educ. Fís., Viçosa, v. 9, n. 1, p ,

2 (1999), afirma que dois ADP são suficientes para restaurar o ATP. No entanto, Newsholme et al. (1992), citados por CYRINO e BURINI (1997), lembram que, em sedentários e idosos, o ATP é sintetizado com mais dificuldade. Neste artigo serão analisados os metabolismos anaeróbios, para os quais é proposta uma nova nomenclatura. Segundo FOX et al. (1991), o termo anaeróbio refere-se a uma atividade física com ausência de oxigênio (O 2 ). Entretanto, é impossível treinar uma hora ou alguns minutos com exercícios em que haja predomínio do metabolismo anaeróbio sem O 2 ; somente por alguns segundos ou minutos podemos ficar sem fazer a troca gasosa com o meio ambiente. Considero as seguintes terminologias adequadas: exercício ou treino de alta intensidade do tipo 1, em que predomina o ATP; exercício ou treino de alta intensidade do tipo 2, em que o ATP e a creatinafosfato (CP) são os metabolismos que prevalecem; e exercício ou treino de alta intensidade do tipo 3, em que o ATP e a glicólise predominam no trabalho. O metabolismo aeróbio também será discutido no artigo. A aplicação prática dos sistemas de energia no treinamento é explicada em detalhes. Metabolismo energético no trabalho muscular e sua aplicação no treino No início de qualquer atividade física predomina o ATP. LANCHA JUNIOR (1996) afirma que, imediatamente após o início do exercício, a energia utilizada é o ATP-CP. Segundo o professor de fisiologia do exercício Fernando Augusto Monteiro Saboia Pompeu (comunicação pessoal, março de 1994), esse acontecimento se deve à ressíntese do ATP pela quebra do CP. HOCHACHKA (1999) diz que a enzima creatinafosfoquinase (CPK) controla a quebra do CP. Na Figura 4 são mostradas as explicações anteriores sobre o ATP e o ATP-CP. ATP ADP (libera energia) Pi CP CPK. C + Pi (energia liberada para a ressíntese do ATP) + ADP ATP Figura 4 Liberação de energia do ATP e sua ressíntese a partir do CP (modificado de COSTA, 1996; alterado de MAGLISCHO, 1999). Para FONTES e MONTEIRO (1997), o metabolismo ATP-CP predomina nas provas de curta duração e alta intensidade. Ama (1986), citado por CINTRA FILHO (1997), estudando dois grupos de sedentários, negros 64 R. Min. Educ. Fís., Viçosa, v. 9, n. 1, p , 2001

3 africanos (Camarões, Senegal, Zaire, Costa Ivory e Burundi) e caucasianos, descobriu que os negros africanos possuem alta atividade da enzima CPK, envolvida no metabolismo ATP-CP, e da enzima fosfofrutoquinase (PFK), que atua no metabolismo glicolítico, comparados com os caucasianos. No metabolismo aeróbio, não ocorreram diferenças significativas. CINTRA FILHO (pequena modificação, 1997) conclui que os negros africanos são, em média, bem dotados para provas de alta intensidade e curta duração com respeito às características enzimáticas (p. 58). O metabolismo ATP-CP predomina até 30 segundos, em seguida o sistema glicolítico prevalece no exercício. Hultman (1967), citado por LANCHA JUNIOR (1996), informa que o carboidrato é a fonte de energia do metabolismo glicolítico, mas FOX et al. (1991) avisam que esse carboidrato é transformado em glicose, a fim de ser usado, ou convertido, em glicogênio para ser armazenado no fígado e nos músculos. Segundo HAWLEY e HOPKINS (1995), a quebra do glicogênio em glicose ou o uso imediato da glicose forma o ácido pirúvico; para MAGLISCHO (1999), a PFK controla a velocidade do metabolismo glicolítico, mas em Eriksson et al. (1973) e Fournier et al. (1982), citados por TOURINHO FILHO e TOURINHO (1998), a PFK de garotos de 16 e 17 anos possui atividade mais baixa do que a de adultos. Este acontecimento leva a crer que é um dos prováveis motivos da menor concentração de lactato em garotos dessa faixa etária. MAGLISCHO (1999) lembra que o ácido pirúvico combina-se com os íons hidrogênio (H+) e forma o ácido lático (AL), que é o produto final do metabolismo glicolítico e um dos responsáveis pela fadiga. Na Figura 5 são expostas as reações bioquímicas do metabolismo glicolítico. Carboidratos Ingeridos glicogênio muscular glicose ou glicose sangüínea Seqüência Glicolítica Ácido Pirúvico O 2 Insuficiente Ácido Lático Figura 5 Reações bioquímicas do metabolismo glicolítico (modificado de Dantas, 1985, citado por COSTA, 1996; alterado de FOX et al., 1991). R. Min. Educ. Fís., Viçosa, v. 9, n. 1, p ,

4 As características dos desportos e das atividades físicas do metabolismo glicolítico são ações de alta intensidade e maior duração que o ATP-CP; geralmente o sistema predomina até três minutos. Sobral (1988), citado por TOURINHO FILHO et al. (1998), afirma que crianças e adolescentes possuem deficiência no metabolismo glicolítico, quando comparados aos adultos, porque a taxa de glicólise é menor. Para TOURINHO FILHO et al. (1998), a explicação de Sobral (1988) é importante para se prescrever a atividade física de crianças e adolescentes; segundo os dois autores, os exercícios láticos devem ser evitados, principalmente para crianças que não estão com o organismo preparado para exercícios de alta intensidade. No entanto, o AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE (1988) recomenda 20 a 30 minutos de exercícios vigorosos para crianças e adolescentes. Goode et al. (1976), citados por SHEPHARD (1995), alertam os professores de educação física: Um importante assunto é o uso efetivo do tempo da aula de educação física. O estudo do tempo e da movimentação dos alunos durante as aulas de educação física tem sugerido que uma grande fração do tempo instrucional é dedicado à matéria teórica, ao tempo de espera, à troca de veste e ao banho. Em algumas aulas os estudantes gastam não mais que 11 minutos do período de 50 minutos, e, durante grande parte do tempo disponível, a freqüência cardíaca (FC) não atinge o limiar de treinamento de 150 batimentos por minuto (BPM) (p. 72). GUEDES e GUEDES (1997) confirmam uma das informações de Goode et al. (1976), citados por SHEPHARD (1995). Eles fizeram a monitoração da FC em alunos do 1 o (5 a a 8 a série) e 2 o grau (1 a a 3 a série) da rede estadual de Londrina, Paraná, no ano letivo de 1996: Os resultados encontrados no estudo indicam que, em média, em não mais que 16% do tempo das aulas de educação física, por volta de 6 minutos, os escolares monitorados apresentaram FC equivalente a esforços físicos de intensidade moderada (150 a 169 bpm). Ademais, em aproximadamente 69% do tempo, 28 dos 50 minutos de duração média das aulas, os escolares foram envolvidos em esforços físicos de muito baixa (menor ou igual a 119 bpm) a baixa (120 a 149 bpm) intensidade. Em outro extremo, cerca de 15% do tempo, 6 minutos, os escolares foram levados a realizar esforços físicos de intensidade elevada (maior ou igual a 170 bpm). Portanto, embora esforços físicos de intensidades adequadas, por vezes, tenham sido administrados aos escolares, sua duração foi demasiadamente insuficiente, não alcançando o limite mínimo necessário para que possam ocorrer adaptações funcionais voltadas ao melhor funcionamento orgânico (p. 58). 66 R. Min. Educ. Fís., Viçosa, v. 9, n. 1, p , 2001

5 A partir de três ou mais minutos o metabolismo aeróbio prevalece em atividades de média ou baixa intensidade, mas com longa duração. LANCHA JUNIOR (1996) afirma que o ácido pirúvico do metabolismo aeróbio vai para o interior da mitocôndria e é convertido em acetil coenzima A (acetil-coa). Segundo MAGLISCHO (1999), o acetil CoA penetra no ciclo de Krebs até ser degradado em dióxido de carbono (CO 2 ) e H+. É preciso lembrar ao leitor que essa degradação ocorre no interior da mitocôndria. Booth e Thomason (1991), Holloszy e Booth (1976), Hood et al. (1992), Saltin e Gollnick (1983) e Terjung e Hood (1986), citados por HOOD et al. (1994), informam que o treino de endurance aumenta o tamanho e o número da mitocôndria. JOHNSON et al. (1996) também afirmam que as sessões de endurance aumentam o número de mitocôndrias e ainda diminuem o CP. No entanto, Henriksson et al. (1986), citados por WILSON (1995), ensinam que as enzimas da mitocôndria associadas com a síntese do ATP aumentam por causa do treino de longa duração. Continuando a explicar as reações bioquímicas do metabolismo aeróbio, FOX et al. (1991) avisam que o CO 2 é eliminado pelos pulmões, enquanto o H+ é encaminhado para o sistema de transporte de elétrons (STE) e transformado em água (H 2 O); ao mesmo tempo, o ATP é ressintetizado. Na Figura 6 são expostas as reações bioquímicas do metabolismo aeróbio. MITOCÔNDRIA Ácido Pirúvico Acetil Coenzima A Ciclo de Krebs Íons Hidrogênio Sistema de Transportes de Elétrons ATP Água Figura 6 Reações bioquímicas do metabolismo aeróbio (mínima alteração de McARDLE et al., 1992). R. Min. Educ. Fís., Viçosa, v. 9, n. 1, p ,

6 HAWLEY e HOPKINS (1995) dizem que os metabolismos energéticos atuam em conjunto. Na Figura 7 pode-se observar o encruzilhamento dos sistemas de energia. Figura 7 Encruzilhamento dos metabolismos energéticos (pequena alteração de HAWLEY e HOPKINS, 1995). VERKHOSHANSKI (2001) apresenta, na Figura 8, a contribuição de cada metabolismo no tempo de 10 segundos numa atividade de máxima intensidade praticada por desportistas de alto nível. Figura 8 Participação de cada metabolismo energético numa atividade de 10 segundos de máxima intensidade praticada por atletas de elite (VERKHOSHANSKI, 2001). 68 R. Min. Educ. Fís., Viçosa, v. 9, n. 1, p , 2001

7 Para os professores de educação física que desejam otimizar suas sessões, apresento a Tabela 1, baseada em COSTA (1996), DANTAS (1995), FOX et al. (1991), GERALDES (1993), GUYTON (1988), LAZZOLI (1996), McARDLE et al. (1992), RODRIGUES (1990), TUBINO (1993), VERKHOSHANSKI (1995), VILLAR (1987), WEINECK (1991) e ZAKHAROV (1992), com os valores predominantes dos metabolismos energéticos, o tempo da restauração, a ação no intervalo e as capacidades físicas correspondentes. Metabolismo Energético Tempo Predominante do Metabolismo Tempo de Restauração Energética Ação no Intervalo Capacidade Física Correspondente ATP 1 a 6`` (um estímulo) força explosiva ATP-CP 1 a 30`` 30`` - 70% 1` - 80% 2 a 3` - 90% 4 a 5` - 100% soltura movimentar braços e pernas andar força explosiva força dinâmica velocidade Glicolítico 30`` a 3` exercícios intervalados intensos com pouca duração 30` - restauração significante andar rápido andar rápido e movimentar os braços 2 h 39% ; 5 h 53% e 24 h 100% trote a 44% do VO2 máx (melhor exercícios contínuos de baixa intensidade para a remoção do AL) intensidade e longa duração 10 h 60 % ; 48 h 100% exercícios de musculação e ginástica localiza da 10 h 60%; 24 a 48 h 100% Aeróbio 3` em diante 10 a 15`` (restauração curta) 1 a 5` (restauração média) 1 h ou vários dias (restauração longa) soltura movimentar braços e pernas andar andar e movimentar os braços trote a 50% do VO2 máx (melhor intensidade para manter o estímulo de treinamento aeróbio) resistência muscular localizada (RML) resistência de alta intensidade do tipo 3 resistência aeróbia endurance muscular Tabela 1 Metabolismo energético, intervalo e capacidades físicas correspondentes para melhor controle da sessão. MONTEIRO (1996) alerta os professores sobre os valores de restauração energética do metabolismo: Nem todas as atividades que envolvam força máxima aplicadas por curtos períodos necessitam de 3 a 5 minutos de recuperação para serem repetidas, como por vezes é prescrito indiscriminadamente em qualquer exercício suprido pelo sistema ATP-CP. Uma conduta interessante, que pode ajudar no controle dos intervalos entre os estímulos, é o acompanhamento da sensação subjetiva de cansaço. A partir do momento em que o praticante se sentir apto, ele repetirá nova seqüência de exercícios (p. 50). R. Min. Educ. Fís., Viçosa, v. 9, n. 1, p ,

8 Conclusão O conhecimento das reações bioquímicas do nosso organismo é de extrema importância para o professor de educação física. Conhecer o metabolismo predominante na atividade física é fundamental para se prescrever o treino ou identificar o sistema de energia do exercício. Atualmente alguns desportos têm sofrido alteração em suas regras, facilitando o seu entendimento pelo público, aumentando o número de aficionados pelo desporto, diminuindo sua duração e facilitando a transmissão pela televisão, como, por exemplo, o voleibol. Conhecendo o metabolismo desses desportos, poder-se-ia estipular o intervalo do jogo, a fim de recuperar o sistema de energia do competidor; o mesmo deve ser feito nas aulas da escola e academia, pois muitas vezes os professores esquecem da fisiologia do exercício. De acordo com tais informações, pode-se proporcionar aos desportistas e aos freqüentadores de aulas na escola e na academia uma maneira mais segura e saudável para a prática do exercício. ABSTRACT Energy Metabolism in Muscle Work in Competitive Training or Fitness This study, a literature revision about energy metabolism, explains the biochemic reactions of every sistem. It teaches to reader that ATP, ATP-CP, glycolytic and aerobic metabolisms function in group and it shows to teachers how to prescribe the exercise of athlet or academy and school pupils in basis of physiology of exercise. Key words: ATP, biochemic, energy metabolism. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMERICAN COLLEGE OF SPORTS MEDICINE POSITION STAND. Physical fitness in children and youth. Medicine and Science in Sports and Exercise, v. 20, n. 4, p. 1, CINTRA FILHO, D. A. Fatores influentes na participação do atleta negro no esporte. Revista da Associação dos Professores de Educação Física de Londrina, v 12, n. 1, p. 58, R. Min. Educ. Fís., Viçosa, v. 9, n. 1, p , 2001

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