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title: "O exercício e as necessidades energéticas do corpo"
book: "Biologia do ensino médio"
subject: biology
language: pt
chapter: 7
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/7-o-exercicio-e-as-necessidades-energeticas-do-corpo
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# Capítulo 7 — O exercício e as necessidades energéticas do corpo

Uma ciclista numa bicicleta de laboratório pedala contra um freio que mede a potência dela: $100\,\mathrm{W}$, depois $150\,\mathrm{W}$, depois $200\,\mathrm{W}$. Uma máscara sobre o rosto dela manda cada respiração para um analisador. Os números da tela sobem no mesmo passo que o freio: quanto mais trabalho mecânico ela entrega, mais oxigênio consome e mais gás carbônico expira. Os músculos dela estão fazendo a respiração do [Capítulo 4](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#ch-g10-cell-metabolism) a todo vapor, e o analisador está lendo o balanço disso. Este capítulo acompanha a energia do exercício, do alimento que a fornece ao oxigênio que a libera.

## 7.1 Energia que entra, trabalho que sai

**Definição 7.1 (Gasto energético).**

O *gasto energético* do corpo, em joules, é a energia total que as [células](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) dele liberam de moléculas orgânicas ao longo de um dado tempo. Dividido pelo tempo, ele é uma *potência metabólica*, em watts. Em repouso, um adulto gasta cerca de $80\,\mathrm{W}$ — uns $7000\,\mathrm{kJ}$ por dia — para manter o coração batendo, o cérebro funcionando, a temperatura a $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e as [células](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) vivas; é o *[metabolismo](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-metabolism) basal*. Toda atividade se soma a ele.

**Proposição 7.2 (Para onde vai a energia).**

Um músculo em atividade converte só cerca de um quarto da energia que libera em trabalho mecânico; os outros três quartos saem como calor. Entregar uma potência mecânica $P$ custa portanto ao corpo uma potência metabólica de cerca de $4P$ acima do repouso: uma ciclista a $100\,\mathrm{W}$ nos pedais está gastando uns $400\,\mathrm{W}$ nos músculos, e o corpo dela precisa se livrar de $300\,\mathrm{W}$ de calor — suando, principalmente.

**Demonstração.** *Admitido neste nível.* ∎

**Exemplo 7.3 (Orçamentos diários).**

Um estudante sentado na aula, andando até a escola e dormindo gasta cerca de $9000\,\mathrm{kJ}$ por dia; uma hora de futebol acrescenta uns $2500\,\mathrm{kJ}$; um dia na montanha com mochila, $15\,000\,\mathrm{kJ}$ ao todo. Um ciclista numa etapa de montanha de uma corrida gasta $25\,000\,\mathrm{kJ}$, e não consegue comer o bastante durante o dia para cobrir isso. A energia vem do alimento ([Capítulo 1](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#ch-g10-chemistry-of-life)): $17\,\mathrm{kJ}$ por grama de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) ou de [proteína](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families), $38\,\mathrm{kJ}$ por grama de [lipídio](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families).

## 7.2 O consumo de oxigênio mede o gasto energético

**Proposição 7.4 (O equivalente energético do oxigênio).**

Como a energia do exercício é liberada pela [respiração celular](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#prop-g10-cell-metabolism-respiration), que consome oxigênio, o consumo de oxigênio do corpo mede o [gasto energético](#def-g10-exercise-and-energy-expenditure) dele: cada litro de oxigênio consumido corresponde a cerca de $20\,\mathrm{kJ}$ liberados, seja qual for a mistura de glicose e de [lipídios](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) queimada. Em repouso uma pessoa consome cerca de $0.25\,\mathrm{L}$ de oxigênio por minuto; durante o exercício o consumo sobe em proporção à potência entregue, até um teto pessoal.

**Evidências.** A equação da respiração do [Capítulo 4](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#ch-g10-cell-metabolism) dá $2870\,\mathrm{kJ}$ para $6\,\mathrm{mol}$ de oxigênio, ou seja $478\,\mathrm{kJ}$ por mol, e um mol de gás ocupa cerca de $24\,\mathrm{L}$: $20\,\mathrm{kJ}$ por litro. Para os [lipídios](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) o número é $19.6\,\mathrm{kJ}/\mathrm{L}$, para os [carboidratos](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) $21.1\,\mathrm{kJ}/\mathrm{L}$, de modo que a mistura quase não importa. Medidas em câmaras fechadas, em que o calor liberado por um sujeito é recolhido diretamente, concordam com o número do oxigênio a menos de alguns por cento. ∎

![Consumo de oxigênio de um sujeito pedalando em potência crescente. A subida é linear — cerca de 12\, mL de oxigênio por minuto por watt — até o consumo alcançar o teto dele, o V\! O_2max do sujeito; além dele, a potência extra é fornecida sem oxigênio e não pode ser sustentada.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-exercise-and-energy/fig-3ead9f4d113d.svg)

*Consumo de oxigênio de um sujeito pedalando em potência crescente. A subida é linear — cerca de $12\,\mathrm{mL}$ de oxigênio por minuto por watt — até o consumo alcançar o teto dele, o $\dot V\!\mathrm{O_2}$max do sujeito; além dele, a potência extra é fornecida sem oxigênio e não pode ser sustentada.*

**Definição 7.5 (Consumo máximo de oxigênio).**

O *consumo máximo de oxigênio*, escrito $\dot V\!\mathrm{O_2}$max, é a maior taxa com que o corpo de uma pessoa consegue captar e usar oxigênio, em litros por minuto — ou, para comparar pessoas de tamanhos diferentes, em mililitros por minuto por quilograma de massa corporal. Ele fixa a maior potência que pode ser sustentada só pela respiração. Valores típicos: $35\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma num adulto sedentário, $50$ num estudante treinado, $80$ ou mais num campeão de provas de resistência.

**Exemplo 7.6 (Ler a curva).**

Na figura, pedalar a $100\,\mathrm{W}$ custa $1.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ de oxigênio: $1.5 \times 20 = 30\,\mathrm{kJ}$ por minuto, ou seja $500\,\mathrm{W}$ de potência metabólica — os $100\,\mathrm{W}$ de trabalho mais $400\,\mathrm{W}$ de calor e de necessidades de repouso, de acordo com a [Proposição 7.2](#prop-g10-exercise-and-energy-efficiency). O teto de $3.3\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ para um sujeito de $66\,\mathrm{kg}$ são $50\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma.

![Medir o consumo de oxigênio durante o exercício: cada respiração passa pela máscara até um analisador de gases que registra o oxigênio captado e o gás carbônico liberado, minuto a minuto, enquanto a esteira fixa a potência.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-exercise-and-energy/img-82078f29f741.jpg)

*Medir o consumo de oxigênio durante o exercício: cada respiração passa pela máscara até um analisador de gases que registra o oxigênio captado e o gás carbônico liberado, minuto a minuto, enquanto a esteira fixa a potência.*

## 7.3 Os combustíveis do músculo

**Proposição 7.7 (Três fontes de ATP).**

A contração muscular é paga em ATP, e a [célula](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) guarda apenas alguns segundos de reserva dele. Ele é renovado por três vias, cada uma com velocidade e capacidade próprias:

- uma pequena reserva de um composto fosfatado no músculo, que refaz o ATP instantaneamente mas dura cerca de dez segundos — o tiro curto;
- a [fermentação](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-fermentation) láctica da glicose no [citoplasma](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) , rápida mas perdulária, que sustenta um esforço máximo por um a dois minutos e produz ácido láctico;
- a [respiração celular](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#prop-g10-cell-metabolism-respiration) nas [mitocôndrias](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle) , mais lenta para chegar ao ritmo máximo mas de duração quase ilimitada, queimando glicose do sangue, [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) do músculo e ácidos graxos da gordura do corpo.

A parcela de cada uma depende da intensidade e da duração do exercício.

**Demonstração.** *Admitido neste nível.* ∎

![Parcela aproximada das três fontes de ATP num esforço máximo de dada duração. Um tiro de 100 metros funciona com a reserva de fosfato; uma prova de 400 metros, em boa parte com a fermentação; qualquer coisa além de alguns minutos, com a respiração.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-exercise-and-energy/fig-c9c87aa5688b.svg)

*Parcela aproximada das três fontes de ATP num esforço máximo de dada duração. Um tiro de 100 metros funciona com a reserva de fosfato; uma prova de 400 metros, em boa parte com a [fermentação](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-fermentation); qualquer coisa além de alguns minutos, com a respiração.*

**Definição 7.8 (Glicogênio).**

O *glicogênio* é a forma animal de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) armazenado: uma cadeia ramificada de unidades de glicose, mantida como grânulos nas [células](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) musculares (cerca de $400\,\mathrm{g}$ num adulto) e no fígado (cerca de $100\,\mathrm{g}$). O glicogênio muscular abastece o músculo que o armazena; o glicogênio do fígado é degradado em glicose liberada no sangue, mantendo a glicose sanguínea perto de $1\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ para o cérebro e os demais tecidos. A gordura, armazenada nas [células](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-cell) adiposas, é a reserva bem maior ([Capítulo 1](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#ch-g10-chemistry-of-life)), mas só pode ser queimada devagar e só com oxigênio.

**Exemplo 7.9 (O muro da maratona).**

Correr consome cerca de $4\,\mathrm{kJ}$ por quilograma de massa corporal por quilômetro; um corredor de $70\,\mathrm{kg}$ gasta $280\,\mathrm{kJ}/\mathrm{km}$, e uma maratona custa $11\,800\,\mathrm{kJ}$. As reservas de [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) guardam cerca de $8500\,\mathrm{kJ}$. Se o corredor queimar [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) depressa demais, as reservas acabam por volta do trigésimo quilômetro; os músculos precisam então contar com a gordura, que fornece energia a pouco mais da metade da taxa, e o ritmo desaba — é “bater no muro”. Corredores treinados queimam uma parcela maior de gordura desde o início, e comem [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) durante a prova.

![A cadeia energética do exercício prolongado: combustíveis do alimento e das reservas do corpo, oxigênio da respiração pulmonar, ATP fabricado nas mitocôndrias e gasto na contração — com três quartos dele saindo como calor.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-exercise-and-energy/fig-1ce1a1fa6b5f.svg)

*A cadeia energética do exercício prolongado: combustíveis do alimento e das reservas do corpo, oxigênio da respiração pulmonar, ATP fabricado nas [mitocôndrias](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle) e gasto na contração — com três quartos dele saindo como calor.*

## 7.4 Medir e raciocinar

**Método 7.10 (Um cálculo energético para o exercício).**

1. A partir do oxigênio: energia ( $\mathrm{kJ}$ ) $=$ oxigênio consumido ( $\mathrm{L}$ ) $\times 20$ . Subtraia o consumo de repouso se a questão pedir o custo do exercício sozinho.
2. A partir da potência mecânica: potência metabólica $\approx 4 P$ ; energia $=$ potência $\times$ tempo ( $1\,\mathrm{W}$ durante $1\,\mathrm{s}$ é $1\,\mathrm{J}$ ; $1\,\mathrm{kWh}$ $= 3600\,\mathrm{kJ}$ ).
3. A partir do combustível: massa queimada $=$ energia $/$ valor energético ( $17\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$ para o [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) , $38\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$ para o [lipídio](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) ); o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) é armazenado com três vezes a massa dele em água.
4. Confira as ordens de grandeza: um dia inteiro são cerca de $10\,000\,\mathrm{kJ}$ ; uma hora puxada, $2000\text{ to }3000\,\mathrm{kJ}$ ; uma maratona, $12\,000\,\mathrm{kJ}$ .

**Exemplo 7.11 (Uma hora de bicicleta).**

Uma hora a $150\,\mathrm{W}$ nos pedais: potência metabólica de cerca de $600\,\mathrm{W}$, energia $600 \times 3600 = 2.16 \times 10^{6}\,\mathrm{J} \approx
2200\,\mathrm{kJ}$; oxigênio $2200/20 = 110\,\mathrm{L}$, ou seja $1.8\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ — coerente com a curva. Se metade vier do [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families): $1100/17 \approx 65\,\mathrm{g}$ de glicose ou de [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen), e $1100/38 \approx 29\,\mathrm{g}$ de gordura.

**Observação 7.12 (Por que o oxigênio precisa chegar).**

Tudo o que vem acima supõe que o oxigênio chegue às [mitocôndrias](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-organelle) tão depressa quanto elas conseguem usá-lo. Esse é o trabalho dos pulmões, do coração e do sangue, cuja resposta ao exercício — respiração mais rápida, batimento mais rápido e mais forte, sangue redirecionado aos músculos — é assunto do [Capítulo 8](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/8-o-coracao-e-os-pulmoes-durante-o-esforco#ch-g10-heart-lungs-effort). O $\dot V\!\mathrm{O_2}$max é sobretudo um limite de entrega, e não do apetite dos músculos.

## 7.5 Exercícios

**Exercício 7.1 ★.**

Defina [metabolismo](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-metabolism) basal e dê a ordem de grandeza dele em watts e em quilojoules por dia.

**Solução de Exercício 7.1.**

A energia gasta em repouso completo para manter o corpo vivo — coração, cérebro, temperatura, manutenção das [células](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/2-a-celula-a-unidade-comum-da-vida#def-g10-cells-common-unit-cell): cerca de $80\,\mathrm{W}$, uns $7000\,\mathrm{kJ}$ por dia.

**Exercício 7.2 ★.**

Uma pessoa consome $2.0\,\mathrm{L}$ de oxigênio por minuto. Qual é o [gasto energético](#def-g10-exercise-and-energy-expenditure) dela em quilojoules por minuto, e em watts?

**Solução de Exercício 7.2.**

$2.0 \times 20 = 40\,\mathrm{kJ}$ por minuto, ou seja $40000/60 \approx
670\,\mathrm{W}$.

**Exercício 7.3 ★.**

Cite as três vias pelas quais um músculo renova o ATP dele e dê a duração típica que cada uma consegue sustentar sozinha.

**Solução de Exercício 7.3.**

A reserva de fosfato do músculo (cerca de dez segundos); a [fermentação](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-fermentation) láctica (um a dois minutos de esforço máximo); a [respiração celular](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#prop-g10-cell-metabolism-respiration) (horas).

**Exercício 7.4 ★.**

O que é o $\dot V\!\mathrm{O_2}$max? Converta $3.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ para um sujeito de $70\,\mathrm{kg}$ em mililitros por minuto por quilograma.

**Solução de Exercício 7.4.**

A maior taxa com que o corpo consegue captar e usar oxigênio. $3500/70 = 50\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma.

**Exercício 7.5 ★.**

Onde o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) é armazenado, em que quantidades, e para que serve cada reserva?

**Solução de Exercício 7.5.**

Nos músculos, cerca de $400\,\mathrm{g}$, abastecendo o músculo que o armazena; no fígado, cerca de $100\,\mathrm{g}$, liberado como glicose no sangue para o cérebro e os demais tecidos.

**Exercício 7.6 ★★.**

Na figura do oxigênio em função da potência, leia o consumo de oxigênio a $200\,\mathrm{W}$ e calcule a potência metabólica. Deduza o calor produzido por segundo.

**Solução de Exercício 7.6.**

$2.7\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$: $2.7 \times 20 = 54\,\mathrm{kJ}$ por minuto, ou seja $900\,\mathrm{W}$. Calor: $900 - 200 = 700\,\mathrm{W}$.

**Exercício 7.7 ★★.**

Uma caminhante de $60\,\mathrm{kg}$ sobe $800\,\mathrm{m}$ em duas horas. Calcule o trabalho mecânico contra a gravidade ($g = 9.8\,\mathrm{N}/\mathrm{kg}$), a energia que os músculos dela gastaram se o rendimento é de 25%, e a potência metabólica média acima do repouso.

**Solução de Exercício 7.7.**

Trabalho $mgh = 60 \times 9.8 \times 800 \approx 470\,\mathrm{kJ}$. Com 25% de rendimento, os músculos gastaram cerca de $1900\,\mathrm{kJ}$. Ao longo de $7200\,\mathrm{s}$: cerca de $260\,\mathrm{W}$ acima do repouso.

**Exercício 7.8 ★★.**

Usando a figura das barras empilhadas, explique por que um corredor de 400 metros chega ofegante e dolorido enquanto um velocista de 100 metros mal está com a respiração acelerada.

**Solução de Exercício 7.8.**

Um tiro de 100 metros funciona quase inteiramente com a reserva de fosfato: nenhuma dívida de oxigênio, pouco ácido láctico. Uma prova de 400 metros dura cerca de um minuto e tira metade da energia da [fermentação](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-fermentation) láctica: o ácido láctico se acumula (a dor) e a respiração que precisa eliminá-lo mantém o corredor ofegante por minutos depois.

**Exercício 7.9 ★★.**

Uma atleta gasta $3000\,\mathrm{kJ}$ numa sessão de treino, 60% vindos de [carboidratos](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families). Que massa de [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) ela usou, e que massa de água foi liberada junto?

**Solução de Exercício 7.9.**

Energia de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) $0.6 \times 3000 = 1800\,\mathrm{kJ}$; [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) $1800/17 \approx 106\,\mathrm{g}$; água liberada, cerca de $320\,\mathrm{g}$.

**Exercício 7.10 ★★.**

Uma barra de chocolate de $50\,\mathrm{g}$ fornece $1100\,\mathrm{kJ}$. Por quanto tempo ela alimentaria um ciclista pedalando a $150\,\mathrm{W}$?

**Solução de Exercício 7.10.**

Potência metabólica de cerca de $600\,\mathrm{W}$: $1.1 \times 10^{6}/600 \approx
1830\,\mathrm{s}$, cerca de 30 minutos.

**Exercício 7.11 ★★.**

Por que a temperatura do corpo de uma pessoa sobe durante o exercício, e por que mecanismo ela é impedida de subir mais?

**Solução de Exercício 7.11.**

Três quartos da energia liberada nos músculos são calor, várias centenas de watts durante um exercício puxado. A transpiração o elimina: evaporar água consome cerca de $2.4\,\mathrm{kJ}$ por grama, e o fluxo de sangue para a pele leva o calor até lá. Sem transpiração, a temperatura do corpo subiria um grau a cada poucos minutos.

**Exercício 7.12 ★★★.**

Dois sujeitos de $60\,\mathrm{kg}$ e de $90\,\mathrm{kg}$ têm ambos um $\dot V\!\mathrm{O_2}$max de $3.6\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$. Qual dos dois consegue correr mais rápido subindo um morro, e qual consegue pedalar mais forte numa bicicleta de laboratório em terreno plano? Explique.

**Solução de Exercício 7.12.**

Na subida, a potência necessária é proporcional à massa corporal: o sujeito de $60\,\mathrm{kg}$ tem $60\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma contra $40$, e sobe mais rápido. Na bicicleta de laboratório a potência não depende da massa, os dois têm os mesmos $3.6\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$, e os dois conseguem sustentar os mesmos watts.

**Exercício 7.13 ★★★.**

O consumo de oxigênio de um corredor durante uma prova é de $3.0\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ num ritmo que, pela curva, exigiria $3.4\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$. De onde vem a diferença, e o que o corredor vai sentir depois de alguns minutos?

**Solução de Exercício 7.13.**

Os $0.4\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ de equivalente em oxigênio que faltam são fornecidos pela [fermentação](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-fermentation) láctica nos músculos. O ácido láctico se acumula; em poucos minutos os músculos ardem e o corredor é obrigado a baixar para um ritmo que a respiração sozinha consiga cobrir.

**Exercício 7.14 ★★★.**

Explique por que uma pessoa não consegue perder gordura fazendo exercício de intensidade máxima em tiros curtos com a mesma eficácia com que a perde fazendo exercício moderado por muito tempo, usando as três vias do ATP.

**Solução de Exercício 7.14.**

Os tiros curtos e máximos funcionam com a reserva de fosfato e a [fermentação](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-fermentation), que não usam gordura nenhuma; a gordura só é queimada pela respiração, que leva minutos para chegar ao ritmo máximo e só domina no exercício moderado e prolongado. A energia total de alguns tiros também é pequena comparada com a de uma hora de esforço constante.

**Exercício 7.15 ★★★.**

Uma ciclista numa etapa de montanha gasta $25\,000\,\mathrm{kJ}$ num dia. O [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) dela guarda $8500\,\mathrm{kJ}$ e ela come $6000\,\mathrm{kJ}$ durante a etapa. Estime a massa de gordura corporal que ela queima, e explique por que os ciclistas comem sem parar numa etapa dessas.

**Solução de Exercício 7.15.**

Déficit $25000 - 8500 - 6000 = 10\,500\,\mathrm{kJ}$, ou seja cerca de $280\,\mathrm{g}$ de gordura. Comer durante a etapa mantém a glicose sanguínea alta para o cérebro e poupa o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) para as subidas, onde a potência necessária está muito acima do que a gordura sozinha consegue fornecer; a gordura cobre a parte constante do dia.

## 7.6 Problema: onde fica o muro

**Problema 7.1.**

Problema de fim de semana — o orçamento energético de uma maratona: o oxigênio que a corredora respira, o glicogênio que ela carrega, o quilômetro em que ele acaba, e o que o treino muda

Nádia, de $60\,\mathrm{kg}$, corre uma maratona ($42.2\,\mathrm{km}$) em $3\,\mathrm{h}$ $30\,\mathrm{min}$. Correr custa $4.0\,\mathrm{kJ}$ por quilograma por quilômetro. Os músculos dela guardam $300\,\mathrm{g}$ de [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) e o fígado dela $80\,\mathrm{g}$; o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) e a glicose dão $17\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$, a gordura $38\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$; um litro de oxigênio libera $20\,\mathrm{kJ}$. O $\dot V\!\mathrm{O_2}$max dela é de $52\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma.

**Parte I — O custo da prova.**

1. Calcule o custo energético da maratona para Nádia.
2. Calcule a potência metabólica média dela durante a prova, em watts.
3. Calcule o volume de oxigênio que ela consome ao longo da prova, depois o consumo médio de oxigênio dela em litros por minuto.
4. Expresse esse consumo em mililitros por minuto por quilograma, e como porcentagem do $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max dela.
5. O consumo de repouso dela é de $0.2\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . Que fração do consumo dela no dia da prova a corrida em si responde?

**Parte II — As reservas.**

6. Calcule a energia guardada nas reservas de [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) dela.
7. Se ela queimasse apenas [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) , em que quilômetro as reservas acabariam?
8. Na realidade ela queima uma mistura: 80% de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) , 20% de gordura no ritmo de prova dela. Em que quilômetro o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) acaba agora?
9. Que massa de gordura ela queima na prova? Compare com os $9\,\mathrm{kg}$ de gordura que uma mulher de $60\,\mathrm{kg}$ tipicamente carrega.
10. Explique, a partir da [Proposição 7.7](#prop-g10-exercise-and-energy-fuels) , por que ela não pode simplesmente queimar só gordura assim que o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) acabar e manter o mesmo ritmo.

**Parte III — Vencer o muro.**

11. Durante a prova ela bebe uma solução açucarada que fornece $60\,\mathrm{g}$ de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) por hora. Quanta energia isso acrescenta ao longo da prova, e quantos quilômetros de consumo de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) isso cobre?
12. Refaça a questão 8 com a bebida. Ela agora termina antes de o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) acabar?
13. Três dias antes da prova ela faz uma “carga” de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) , elevando o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) muscular dela a $500\,\mathrm{g}$ . Cada grama é armazenado com $3\,\mathrm{g}$ de água. Quanto a massa dela sobe, e qual é o custo disso em energia por quilômetro?
14. O treino desloca a mistura no ritmo de prova dela para 55% de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) e 45% de gordura. Com a carga e a bebida, em que quilômetro o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) acabaria? Comente.
15. Por que o cérebro, que usa apenas glicose, faz com que o esgotamento do [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) pareça exaustão mesmo quando os músculos ainda têm gordura para queimar?

**Parte IV — Os números de um campeão.** Um corredor de elite de $55\,\mathrm{kg}$ corre a maratona em $2\,\mathrm{h}$ $05\,\mathrm{min}$, com um custo de corrida de $3.6\,\mathrm{kJ}$ por quilograma por quilômetro e um $\dot V\!\mathrm{O_2}$max de $80\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma.

16. Calcule o custo energético da prova para o campeão e o consumo médio de oxigênio dele em litros por minuto.
17. Que porcentagem do $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max dele ele sustenta? Compare com o número de Nádia.
18. Duas coisas distinguem o campeão: um teto mais alto e um custo por quilômetro mais baixo. Qual das duas é a “economia”? Calcule em quanto a diferença de custo, sozinha, muda a energia da prova para um corredor de $55\,\mathrm{kg}$ .
19. Os músculos dele guardam $500\,\mathrm{g}$ de [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) depois da carga. Com 70% de uso de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) , ele chega à linha de chegada só com isso, sem beber?
20. Enuncie o resultado: para Nádia, o quilômetro em que fica o muro sem preparação, e as três medidas que o empurram para além da linha de chegada.

**Solução de Problema 7.1.**

**1.** $4.0 \times 60 \times 42.2 \approx 10\,100\,\mathrm{kJ}$.

**2.** $3\,\mathrm{h}\,30\,\mathrm{min} = 12\,600\,\mathrm{s}$: $1.01 \times 10^{7}/12600 \approx 800\,\mathrm{W}$.

**3.** $10100/20 \approx 506\,\mathrm{L}$; em $210\,\mathrm{min}$, cerca de $2.4\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$.

**4.** $2400/60 = 40\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma, ou seja $40/52
\approx 77\%$ do máximo dela.

**5.** $(2.4 - 0.2)/2.4 \approx 92\%$.

**6.** $380 \times 17 = 6460\,\mathrm{kJ}$.

**7.** A prova custa $240\,\mathrm{kJ}$ por quilômetro: $6460/240
\approx 27\,\mathrm{km}$.

**8.** Uso de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) $0.8 \times 240 = 192\,\mathrm{kJ}/\mathrm{km}$: $6460/192 \approx 34\,\mathrm{km}$ — o muro.

**9.** Energia da gordura $0.2 \times 10100 \approx 2020\,\mathrm{kJ}$, ou seja $2020/38 \approx 53\,\mathrm{g}$: cerca de 0.6% dos $9\,\mathrm{kg}$ dela.

**10.** A gordura só é queimada pela respiração e a uma taxa limitada: ela consegue fornecer aproximadamente metade da potência que o ritmo dela exige. Sem [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) os músculos não conseguem fabricar ATP depressa o bastante, e o ritmo cai.

**11.** $60 \times 3.5 = 210\,\mathrm{g}$, ou seja $210 \times 17 \approx
3570\,\mathrm{kJ}$, cobrindo $3570/192 \approx 19\,\mathrm{km}$ de uso de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families).

**12.** [Carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) disponível $6460 + 3570 = 10\,030\,\mathrm{kJ}$: $10030/192 \approx 52\,\mathrm{km}$, além da chegada. Sim.

**13.** $+200\,\mathrm{g}$ de [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) $+ 600\,\mathrm{g}$ de água: $0.8\,\mathrm{kg}$, custando $0.8 \times 4.0 \approx 3\,\mathrm{kJ}$ a mais por quilômetro — desprezível diante de 240.

**14.** [Glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) $580 \times 17 = 9860\,\mathrm{kJ}$ mais a bebida: cerca de $13\,400\,\mathrm{kJ}$; uso de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) $0.55 \times 240 =
132\,\mathrm{kJ}/\mathrm{km}$: mais de $100\,\mathrm{km}$. O muro se deslocou para bem além da chegada, com boa margem.

**15.** O cérebro só queima glicose, fornecida pelo [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) do fígado. Quando essa reserva se esvazia, a glicose sanguínea cai, e o cérebro sinaliza a emergência como tontura e cansaço avassalador, seja o que for que os músculos ainda guardem.

**16.** $3.6 \times 55 \times 42.2 \approx 8360\,\mathrm{kJ}$; $8360/20 = 418\,\mathrm{L}$ em $125\,\mathrm{min}$: cerca de $3.3\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$.

**17.** $3340/55 \approx 61\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma, ou seja $61/80 \approx 76\%$ — a mesma fração de Nádia. O teto é que difere, não a fração dele que é usada.

**18.** A economia é o custo por quilograma por quilômetro. Para um corredor de $55\,\mathrm{kg}$, $(4.0 - 3.6) \times 55 \times 42.2 \approx
930\,\mathrm{kJ}$ economizados na prova, cerca de 9%.

**19.** [Glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) $8500\,\mathrm{kJ}$; [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) necessário $0.7 \times
8360 \approx 5850\,\mathrm{kJ}$: sim, as reservas bastam sem beber.

**20.** Sem preparação, o [glicogênio](#def-g10-exercise-and-energy-glycogen) de Nádia acaba por volta do quilômetro 34; a carga de [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) antes da prova, beber [carboidrato](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/1-a-composicao-quimica-dos-seres-vivos#def-g10-chemistry-of-life-families) durante ela e um treino que eleve a parcela de gordura queimada empurram, cada um, o muro para além da linha de chegada.