CARBOIDRATO: O COMBUSTÍVEL ESSENCIAL: METABOLISMO E UTILIZAÇÃO EM DIFERENTES INTENSIDADES DE EXERCÍCIO

Eudes Neves

Graduado em Educação Física: Faculdade Anhanguera de Taboão da Serra

Luiz Carlos Carnevali Junior

Professor e coordenador do curso de Educação Física da Anhanguera de Taboão da Serra

Professor e coordenador dos cursos de Pós-graduação da UGF

Mestre e Doutorando em Ciências pelo ICB-USP

carboidratos-1 Fica-nos difícil falar de carboidratos e sua síntese sem antes fazermos de certa forma uma introdução sobre esta importante biomolécula com relação a  sua atuação, formas de absorção e aproveitamento pelo organismo. Os carboidratos também podem ser chamados de hidratos de carbono. Estas são moléculas orgânicas formadas por átomos de carbono, glicídios, açúcares, entre outros nomes; estes constituem importante substrato energético. Nem sempre o açúcar (carboidrato) está relacionado com o paladar doce dos alimentos. Existem açúcares, como o amido da maizena e da farinha de trigo, que não são doces. São doces a glicose do mel e a frutose das frutas.

Os carboidratos apresentam muitas funções no metabolismo dos seres vivos; uma das mais importantes é a função energética dessas moléculas relacionadas com o metabolismo energético que envolve o funcionamento das organelas mitocôndrias e cloroplastos.  Estes classificam-se de acordo com o número de moléculas em sua constituição como monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.

Os mais abundantes são as hexoses com fórmula geral (C 6 H 12 O 6). Nessa classe, se inclui a glicose, o mais importante combustível para a maioria dos seres vivos, componente dos polissacarídeos mais importantes, como o amido e a celulose. Outras hexoses importantes são a frutose e a galactose.  Há uma outra classe importante dos monossacarídeos denominada pentose com fórmula geral (C 5 H 10 O 5). As pentoses desoxirribose e ribose são os componentes dos ácidos nucléicos DNA e RNA, respectivamente.

Os monossacarídeos são sólidos brancos, cristalinos, solúveis em água, sendo a maioria de sabor doce. Já os oligossacarídeos são moléculas orgânicas formadas pela união de 2 a 10 moléculas de monossacarídeos. Os oligossacarídeos mais importantes biologicamente são os dissacarídeos, como a sacarose, maltose e lactose são formados pela união de dois monossacarídeos.

Os dissacarídeos presentes nos alimentos não são aproveitados diretamente pelo organismo. Estas moléculas precisam ser digeridas (hidrolisadas) pela ação de enzimas específicas em suas unidades formadoras (monossacarídeos) para serem absorvidas nas microvilosidades intestinais e aí então chegarem até as células, via corrente sangüínea.

Os polissacarídeos são moléculas orgânicas formadas pela união 3 ou mais moléculas de monossacarídeos. Estes são abundantes na natureza, podendo ter função biológica de reserva energética, como o amido e o glicogênio ou função estrutural, como a celulose e a quitina. O amido é o polissacarídeo de reserva energética dos vegetais, sendo armazenado nas células do parênquima amilífero de caules (batatinha) e raízes (mandioca). O glicogênio é o polissacarídeo de reserva energética animal, sendo armazenado no fígado e músculos. Amido e glicogênio são formados por milhares de moléculas de glicose e para serem aproveitados no metabolismo energético são transformados em moléculas de glicose, da seguinte forma: Amido enzima amilase, enzima maltose, glicose. (FONSECA, K; Biologia Brasil Escola.)

 

METABOLISMO DE CARBOIDRATOS E SUA UTILIZAÇÃO EM DIFERENTES INTENSIDADES DE EXERCÍCIO

 Carboidratos e lipídeos da dieta são utilizados como substratos energéticos durante o repouso e o exercício. A contribuição relativa de cada substrato para a manutenção da demanda energética durante o exercício é determinada pela intensidade e duração do esforço, treinamento, dieta e ação hormonal (ODLAND, HEIGENHAUSER, WONG, HOLLIDGE-HORVAT e SPRIET, 1998; BERGMAN, BROOKS, 1999; GOEDECKE, GIBSON, GROBLER, COLLINS, NOAKES e LAMBERT, 2000) (GALBO, HOLST e CHRISTENSEN, 1979). Nas fases iniciais do exercício de intensidade progressiva a demanda energética é satisfatoriamente suprida por mecanismos oxidativos (ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa), através da degradação preferencial de ácidos graxos ( SKINNER e MCLELLAN, 1980; BONEN, MCDERMOTT e HUTBER, 1989; WASSERMAN, HANSEN, SUE e WHIPP, 1994; HOLLOSZY, KOHRT e HANSEN, 1998; ODLAND, HEIGENHAUSER e SPRIET, 2000).

 No entanto, a produção de energia por estes mecanismos é dependente da contínua conversão de glicogênio a oxaloacetato (LANCHA JÚNIOR, RECCO,ABDALLA e CURI, 1994; CURI, LAGRANHA, RODRIGUES JR, PITHON-CURI, LANCHA JR, PELLEGRINOTTI e PROCOPIO, 2003). O ciclo de Krebs apresenta como característica a geração de precursores e produtos com a liberação de dióxido de carbono e metabólitos, como citrato e glutamina. Há, portanto, uma perda contínua de esqueletos de carbono (cataplerose) que precisa ser reposta. A síntese de oxaloacetato é a etapa de inserção de novas moléculas no ciclo (CURI, LAGRANHA, RODRIGUES JR, PITHON-CURI, LANCHA JR, PELLEGRINOTTI e PROCOPIO, 2003).

 A condensação de quantidades proporcionais de oxaloacetato e acetil-CoA em citrato, regulada pela enzima citrato sintase, controla diretamente a oxidação do acetil-CoA derivado tanto do piruvato como dos ácidos graxos ( NEWSHOLME e LEECH, 1988). A depleção dos estoques hepático e muscular de glicogênio, possível de ocorrer durante o exercício prolongado, limita a produção de oxaloacetato e a atividade oxidativa. Os principais substratos utilizados na reposição dos intermediários (anaplerose) do ciclo de Krebs, durante o exercício, são o piruvato e aminoácidos como aspartato, asparagina e glutamato.

 Com o aumento da intensidade do exercício a oxidação de ácidos graxos em relação à oxidação do glicogênio diminui progressivamente, inibida principalmente pelo maior fluxo de substratos através da via glicogenolítica / glicolítica e aumento da atividade da enzima piruvato desidrogenase  (SKINNER e MCLELLAN, 1980; BONEN, MCDERMOTT e HUTBER, 1989; BROOKS e MERCIER, 1994; HOLLOSZY, KOHRT e HANSEN, 1998; HOLLIDGEHORVAT,PAROLIN, WONG, JONES e HEIGENHAUSER, 1999).

Após a transição exercício moderado - intensa demanda energética passa a ser suprida predominantemente pela glicogenólise hepática / muscular e glicólise muscular (SKINNER, 1998), com subseqüente acúmulo muscular e sanguíneo de lactato e íons H+. A alteração do pH intramuscular afeta a atividade das enzimas fosforilase e fosfofrutoquinase, em conseqüência, diminui a produção de energia pela via glicolítica gerando fadiga (WILSON, 1994; HOLLIDGE-HORVAT, PAROLIN, WONG, JONES e HEIGENHAUSER, 1999; LEBLANC, PAROLIN, JONES, e HEIGENHAUSER, 2002), Entretanto, parte da energia derivada da oxidação de glicogênio / glicose resulta do transporte de equivalentes reduzidos à mitocôndria, por meio de sistemas de lançadeira (DAWSON, 1979).

A lançadeira malato - aspartato é o principal mecanismo para a regulação da concentração citoplasmática de NADH, interferindo diretamente na síntese de lactato e atividade do ciclo de Krebs (SCHANTZ, SJOBERG, SVENDENHAG, 1986;) A transaminação de aspartato no citoplasma, gerando oxaloacetato e glutamato, permite a re-oxidação de NADH e o subseqüente transporte de íons H+ à mitocôndria para produção de energia.  No citoplasma, oxaloacetato é reduzido pelo NADH gerando malato e NAD+. Malato é permutado por a-cetoglutarato através da membrana mitocondrial e no interior da mitocôndria é oxidado, gerando oxaloacetato e NADH. Glutamato citoplasmático, resultante da transaminação do aspartato, permeia a membrana mitocondrial e reage com oxaloacetato mitocondrial, gerando aspartato e a-cetoglutarato, reiniciando o ciclo de reações. (DAWSON, 1979; NEWSHOLME e LEECH,1988).

 

 LACTATO, CARBOIDRATOS E INTENSIDADE DE EXERCÍCIO

A produção de lactato nos músculos esqueléticos em qualquer intensidade de exercício, de acordo com um dos modelos metabólicos atualmente aceitos, seria determinada pelo fluxo de substratos através da via glicogenolítica / glicolítica e atividades das enzimas / sistemas que regulam o metabolismo do piruvato e transporte de equivalentes reduzidos através da membrana mitocondrial.

Assim, durante o exercício de baixa intensidade, quando a demanda energética e a atividade glicolítica estão baixas, a maior parte do piruvato e NADH produzidos são convertidos a acetil-CoA e transportados à mitocôndria, respectivamente.  A síntese de lactato, em conseqüência, é mínima, já que as concentrações de ambos substratos estão limitados, demonstram que o fluxo de substratos  é inferior a soma dos fluxos através do piruvato desidrogenase  e lançadeira malato-aspartato. Por outro lado, durante o exercício intenso, o aumento das concentrações estimulam a atividade glicolítica, elevando a produção de piruvato e NADH com fluxo de substratos maior que a soma dos fluxos. Nesta situação a produção de lactato aumenta consideravelmente (SPRIET, HOWLETT e HEIGENHAUSER, 2000).

Quanto mais intenso o exercício, maior será sua dependência em relação ao carboidrato como combustível ( MAUGHAN R J;BURKE L M. ), sendo assim, as mensurações de alguns índices de limitação funcional durante a atividade física tornam se importantes para que seja possível fazer um acompanhamento adequado do estado físico do individuo. Dentre essas variáveis encontram se a freqüência cardíaca  e o consumo Maximo de oxigênio ( V O 2 max. ), e o lactato sanguineo que auxiliam no controle do treinamento e desempenho físico de atletas e praticantes de atividades físicas. As bebidas esportivas podem ser ingeridas antes durante e após o exercício, essas podem conter diferentes tipos de eletrólitos e ou nutrientes como carboidratos, quando ingeridas antes tem como propósito prevenir ou retardar os distúrbios homeostáticos que podem acompanhar a atividade física, assegurando um volume plasmático adequado desde o inicio do exercício, promovendo um pequeno reservatório de fluidos no lúmen gastrintestinal que será absorvido durante a atividade. A ingestão pré exercício pode otimizar as concentrações de glicose no sangue circulante, através do fornecimento de carboidratos ( WOLINSKY I.HICKSON ).

A ingestão de carboidratos após exercícios físicos é recomendada pela Sociedade Brasileira de Medicina do Esporte ( REVISTA BRAS.MED.ESP.2003. 9/43) visando  favorecer uma máxima ressintese de glicogênio muscular e hepático. O efeito do consumo de bebidas com carboidratos no pré exercício, com relação ao metabolismo e desempenho ainda é questionado.

Todavia alguns estudos apresentaram melhora no desempenho enquanto outros não obtiveram efeitos ou até mesmo demonstraram  diminuição na performance.Esta pesquisa no entanto procura mostrar a funcionalidade, formas de absorção e enzimas envolvidas na quebra e absorção desta importante biomolécula, já estudada, citada por diversos autores como podemos ver acima e continua a ser alvo de constantes estudos e controvérsias.  

Referências Bibliográficas:    

Revista Brasilescola (www.brasilescola.com) Fonseca,A.

Revista Brasileira de Medicina do Esporte (Jan.Fev.2008)

Medicine and sport science (editors: J.Borms, M. Hebbelinck,A.P.Hills) Vol. 46

Estrutura e Funções do Corpo Humano - Gary A. Thibodeu, Kevin T. Patton, 2002.

Treine menos , corra mais - Bill Perce,Scott Murr,Ray Moss. Gente Editora.

Nutrição no Exercício e no Esporte, Ira Wolinsky e James F. Hickson Jr. Editora Roca.  2002. 2ª Edição.

12 Comentário(s)! Comente mais!

  1. Jairo Santos de Luce

    muito bom o artigo,esclarecendo algumas dúvidas com relaçâo á intensidade do exercício. fui seu aluno no curso de fisiologia do exercício pela ugf e já conheço a sua competência. parabens e continue a escrever para o bem da educação fisíca.

    Postado em 01/01/2011
  2. Bruno Vespasiano

    Parabéns Prof. Carnevalli pelo sucesso do site e pela qualidade das informações postadas. Abraço. Prof. Msd. Bruno Vespasiano.

    Postado em 21/01/2011
  3. Iris

    Prof° parabéns pelo maravilhoso trabalho na Anhaguera, obrigada por sua dedicação não só para os alunos do curso de Ed. Fisica, mas da Enfermagem também. O seu site está liiindo. PARABÉNSS

    Postado em 30/01/2011
  4. José Ricardo Braz Ca

    Caríssimo Carnevali, bom dia.
    Parabéns por contribuir nos estudos de nós professores, gostaria de receber por e-mail os locais de suas palestras.
    Tenho uma grande admiração por você.
    Gostaria de receber seu livro, Suplementação Nutricional no Esporte
    Obrigado pelo seus ensinamentos

    José Ricardo

    Postado em 20/02/2011
  5. Carnevali Júnior

    ola , fico muito feliz e agradeci por suas palavras

    juntos faremos da educaçao fisica uma área melhor, afinal , sozinhos nao vamos a lugar algum

    um abraço

    Postado em 14/03/2011
  6. Henrique Martins

    Parabéns professor Luiz Carlos pelo execelente site e sobre este artigo cientifico em especial que fala dos carboidratos e suas respectivas funções no metabolismo dos seres vivos. Sou aluno do 6º semestre da FTS Anhanguera e fico feliz em saber que posso utilizar está ferramenta como fonte de minhas pesquisas. Obrigado!

    Postado em 16/03/2011
  7. Carnevali Júnior

    Ola henrique

    fico feliz pelo contato e pelos elogios.. estou a disposição para o que precisar e conto com vc no lançamento do meu livro no próximo dia 6 de abril
    um abraço

    luiz

    Postado em 21/03/2011
  8. Adilson Semião

    Oi Professor…fui participante do enaf 2011 e o seu site já vi que vai contribuir e muito para as minhas duvidas e conhecimentos sobre metabolismo e vias de utilização de substratos de acordo com a intensidade do exercício.
    Gostaria de obter tbem o conteúdo que nos foi apresentado no curso que não encontrei aqui.
    Obrigado e que Deus te coloque sempre no nosso caminho.
    Obrigado mesmo.

    Postado em 19/10/2011
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    Postado em 23/01/2014
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    Postado em 09/02/2014
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    Postado em 26/02/2014
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    Postado em 19/03/2014

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