Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN:
Adenosín trifosfato (ATP): la fuente de la vida
Si alguien te pregunta qué molécula piensas que es más
necesaria para la vida, probablemente respondas que el ADN. Es normal: el ADN
es una molécula maravillosa, su funcionamiento y función son auténticas obras
de ingeniería natural (si no lo has visto en marcha, puedes descubrirlo en “Cómo se ven realmente el ADN y sus procesos a través del
microscopio“), y además está bastante “de moda” por los continuos y útiles
descubrimientos que se hacen en torno a él. No obstante, si eres curioso, probablemente
hayas caído en la cuenta de que el ADN, para hacer su asombrosa labor, necesita
algún tipo de energía.
Por así decirlo, el ADN es una molécula genial para basar la
vida debido a su capacidad de “almacenar la información de la vida”, replicarla
e incluso, debido a su imperfección, modificarla; pero, ¿de dónde
obtiene energía la célula para realizar todos sus trabajos de célula, entre
ellos el que protagoniza el ADN? ¿Qué alimenta cada una de las células que te
forman? Vamos a averiguarlo.
Adenosín trifosfato (ATP): ¿Qué es y para qué sirve?
Para funcionar, cada máquina necesita un conjunto de
partes como engranajes, tornillos, clavos, palancas, etc. Del mismo modo, las
máquinas biológicas cuentan con partes sofisticadas para funcionar. Algunos
ejemplos son esos componentes llamados órganos, como el hígado, los riñones o
el corazón. Estas complejas “unidades de la vida”, a su vez, están hechas con
piezas más pequeñas llamadas células, que a su vez están constituidas por
máquinas más pequeñas llamadas orgánulos. Los orgánulos celulares son la
mitocondria, el aparato de Golgi, los microtúbulos y los centriolos. Incluso
bajo este nivel existen partes tan pequeñas que son clasificadas formalmente
como macromoléculas (moléculas grandes).
Una macromolécula críticamente importante (tanto como
para ser la “siguiente en importancia tras el ADN”) es la ATP. ATP,
adenosín trifosfato, es una compleja nanomáquina que sirve como fuente primaria
de energía en la célula.
Algunos de los procesos vitales que surten las moléculas de
ATP
Cuando se dice que es fuente primaria de energía en la
célula se alude a todas las células del planeta, es decir, el adenosín
trifosfato es la molécula que dota de energía a los procesos celulares de todas
las formas de vida de este planeta y se supone que lleva con nosotros desde el
momento mismo en que surgió la vida. Podría decirse que el
adenosín trifosfato, ATP, es uno de los pilares fundamentales de la vida, junto
al ADN y al ARN entre otros elementos, y una de las causas principales
de que aquel primer ser vivo fuese vivo.
Llegado este punto quizás te preguntes para qué comemos o
respiramos si el ATP es la fuente final de energía. Pues bien, comiendo y
respirando creamos en nuestro interior, por así decirlo, el equilibrio correcto
(en términos iónicos) para que nuestras células tengan el material con el que
formar las moléculas de ATP que sirven para alimentar todos los procesos. Podemos
imaginarlo como un proceso “matrioshka” o “muñeca rusa”: tú comes y respiras
para que tus células “coman y respiren” los elementos que necesitan para crear
el combustible que las mantiene vivas y que, por ende, te mantienen vivo a ti.
Un ejemplo del uso de adenosín trifosfato que hace tu cuerpo
lo encontramos en las neuronas. Sabemos que las neuronas necesitan que exista
un cierto equilibrio iónico dentro y fuera de sus membranas para que la
transmisión de los impulsos nerviosos sea posible. Para procurarse este
equilibrio, existen unas proteínas engarzadas en la membrana que actúan como
“bombas” que fuerzan la circulación de iones cuando las fuerzas “normales” (la
electrostática y la de difusión) no serían capaces de hacerlo sin ayuda o a la
velocidad adecuada. Estas bombas, cómo no, reciben la energía que
necesitan para realizar su labor de las moléculas de adenosín trifosfato.
Si estas bombas iónicas de tus neuronas dejasen de
funcionar, tendrías serios problemas para transmitir impulsos nerviosos, con lo
cual tendrías serios problemas para hacer latir tu corazón y para que tus
pulmones se hinchasen y deshinchasen, con lo cual tendrías serios problemas
para mantenerte vivo. Una minúscula molécula que marca una enorme
diferencia.
¿Cómo “da energía” a mis células una molécula de adenosín
trifosfato?
Una molécula de adenosín trifosfato. En rojo y naranja
aparecen los tres grupos de fosfato que componen la “parte energética” de la
molécula.
Para resolver esta pregunta debemos aludir a la estructura
de la molécula tan bien indicada por su nombre. El adenosín trifosfato es una
molécula compuesta por adenosina (una sustancia a la que ya
nos hemos referido en “¿Por qué dormimos?“) y por tres fosfatos. En
estos tres fosfatos reside la clave energética del adenosín trifosfato.
En la adenosina parece que reside la clave señaléctica de la molécula, es
decir, es la parte de la molécula que permite que otras moléculas la “capten”
para sus procesos.
Estos tres grupos de fosfatos están “atados” los unos a los
otros por lazos químicos energéticamente potentes, lazos que
en determinadas circunstancias van a “romperse” y liberar una gran cantidad de
energía (hablando en proporciones de célula). El proceso
típicamente energético que sucede en la célula es la ruptura del lazo que ata
el último fosfato, esto es, la conversión del adenosín trifosfato en
adenosín difosfato. Este proceso de paso de trifosfato a difosfato está
ocurriendo continuamente en tu interior.
También ocurre en sentido inverso: el adenosín
difosfato se recicla y reconvierte en trifosfato. Para poder llevar a cabo este
proceso, se requiere energía y oxígeno: la energía que consigues con la comida
y el oxígeno que consigues respirando. Como ves, comes para que tus
células coman.
A lo largo de la respiración aerobia se originan varias
sustancias pero la más importante es el ATP (trifosfato
de adenosina). Esta molécula es el transportador más importante en las células
y es considerada como la “moneda energética universal”, porque ejerce la misma
función en todos los seres vivos.
Conoce más en “ATP: Adenosin Triphosphate (vídeo)” y en “How cells obtain energy“
Conoce más en “ATP: Adenosin Triphosphate (vídeo)” y en “How cells obtain energy“
Para los curiosos, en el videoclip anterior os recomiendo
entusiásticamente la parte relacionada con LUCA : Last Universal Common
Ancestor
La obtención de energía a partir de los alimentos
Cada día el cuerpo humano necesita una cantidad determinada
de energía. Las células utilizan esta energía para vivir y ejecutar
sus diversas funciones. Los alimentos que ingerimos contienen una multitud de
sustancias que nuestro cuerpo necesita para su correcto funcionamiento y
crecimiento. Entre ellas, encontramos tres grupos moleculares a partir de las
cuales podemos obtener la energía necesaria. Estos grupos son los hidratos de
carbono (o carbohidratos), las grasas (o lípidos) y las proteínas. Los
carbohidratos son la fuente principal de energía, las proteínas son la fuente
auxiliar y las grasas son la reserva energética más importante del cuerpo.
A lo largo de la respiración aerobia (el proceso que
explicarmos a continuación), se originan varias sustancias pero la mas
importante es el ATP (trifosfato de adenosina). Esta molécula
es el transportador más importante en las células y es considerada como la
“moneda energética universal”, porque ejerce la misma función en todos los
seres vivos.
Pasos necesarios para la producción de ATP:
Paso 1: La digestión
El fin de la digestión es la desintegración de las moléculas
complejas contenidas en la comida en sus componentes más sencillos, para que
ellos puedan ser absorbidos en el intestino. Este proceso inicia en la boca con
la masticación y la saliva y continúa en el estómago por medio de los
movimientos peristálticos y el jugo gástrico. La bilis y el jugo pancreático
que son liberados en el intestino completan la digestión. De esa manera
obtenemos como productos finales la glucosa (procedente de los carbohidratos
mediante la glucolisis), los ácidos grasos (a partir de los lípidos
mediante la lipolisis) y los aminoácidos (elementos básicos de las proteínas,
mediante un proceso llamado proteólisis).
Paso 2: Absorción y distribución
A lo largo del intestino delgado, las células intestinales
absorben los nutrientes fraccionados y los liberan en el torrente sanguíneo o
en los vasos linfáticos, que a su vez desembocan en el corriente sanguíneo. De
esa manera la glucosa, los lípidos y los aminoácidos llegan a todas las células
del cuerpo.
Es importante mencionar que no todas las células utilizan
los nutrientes de la misma manera. Los eritrocitos por ejemplo, metabolizan
únicamente la glucosa porque no disponen de mitocondrias. En este artículo
hablaremos de la respiración aerobia que precisa la presencia de oxígeno y
mitocondrias en las células. En defecto de oxígeno o de mitocondrias en una
célula, la metabolización se lleva a cabo por medio de la respiración
anaerobia, que pero es mucho menos eficaz de la aerobia en cuanto a producción
de energía.
Paso 3: Transformación en acetil-CoA
Una vez en las células, las sustancias obtenidas por la
digestión sufren transformaciones por la acción de enzimas para formar el anión
piruvato (en el caso de la glucosa) o el acetoacetato (en
el caso de los aminoácidos y los ácidos grasos). A continuación, estas dos
sustancias son oxidadas para convertirse en acetil-coA, una
molécula que se compone de un grupo acetil (procedente del piruvato o del
acetoacetato) unido a la coenzima A.
Paso 4: Ciclo de Krebs, cadena respiratoria y
fosforilación oxidativa
El acetil-coA entra en las mitocondrias, donde toma parte en
el Ciclo de Krebs (también denominado ciclo del ácido
cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos). De este ciclo
proceden las moléculas NADH y FADH, unos reductores necesarios para el
funcionamiento de la cadena respiratoria.
La cadena respiratoria se compone de una
serie de reacciones redox (reducción-oxidación), cuyo resultado es la
producción de energía térmica (calor). Esta energía en fin se utiliza para la
síntesis de ATP a partir de ADP (difosfato de
adenosina) y un grupo fosfato mediante el proceso metabólico de fosforilación
oxidativa.
Aunque nuestro cuerpo es capaz de obtener energía a partir
de los tres grupos moleculares mencionados arriba, pero los carbohidratos son
la fuente idónea por la “limpieza” de su metabolización. Durante la
metabolización de las proteínas por ejemplo se obtiene el amoníaco tóxico, que
necesita ser trasformado para su excreción. Al contrario, del catabolismo de una
molécula de glucosa (C6H12O6) provienen 36
moléculas de ATP (en neto), 6 moléculas de agua (H2O)
y 6 moléculas de dióxido de carbono (CO2). No se producen sustancias
tóxicas o no deseables que necesitan ser ulteriormente tratadas, en cuanto
el CO2 se elimina desde los pulmones por espiración.
Fuentes y enlaces externos:
"Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa." Universidad de Alcalá
"Cellular Respiration and Fermentation." Clermont College
"Cellular Respiration" Wikipedia, la enciclopedia libre
Fuentes y enlaces externos:
"Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa." Universidad de Alcalá
"Cellular Respiration and Fermentation." Clermont College
"Cellular Respiration" Wikipedia, la enciclopedia libre
Fuentes de energía para el ser humano
Definición de Energía
La capacidad para
llevar a cabo trabajo.
Definición de Trabajo
La aplicación de
una fuerza a través de una distancia.
Formas de Energía (Véase Figura 1)
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Origen de la Energía - El Ciclo Energético Biológico (Véase
Figura 2)
Toda nuestra
energía proviene del sol (energía solar) y ésta se origina de la energía
nuclear. Esta energía proveniente del sol la capturan las plantas verdes en
forma de energía química a través de la fotosíntesis; esto es, junto con
la energía radiante, la clorofila de las plantas, y el agua y el bióxido de
carbono, las plantas producen moléculas de alimentos (carbohidratos, grasas, y
proteínas) que poseen energía potencial química. Los animales (y seres
humanos) dependen de las plantas y otros animales para poder producir su propia
energía, la cual se produce mediante la degradación de los nutrientes en
la célula (carbohidratos, grasas, y proteínas) con la presencia de oxígeno;
dicho proceso se conoce como respiración celular (o metabolismo), y tiene el
objetivo de proveer energía para el crecimiento, contracción del
músculo, transporte de compuestos y líquidos, y para otras funciones del
organismo.
FUENTES DE ENERGIA PARA EL SER HUMANO
Adenosina de Trifosfato (ATP)
Concepto:
Es un
compuesto químico de alta energía que producen las células al utilizar los
nutrientes que provienen de las plantas y animales.
Utilidad (véase Figura 4):
Cuando este
compuesto se descompone produce energía para diferentes funciones vitales del
cuerpo (contracción muscular, digestión, secreción glandular,
reparación de tejidos, circulación, transmisión nerviosa, etc).
Estructura (véase Figura 5 y 6):
Consiste en un
gran complejo de moléculas, llamada adenosina, y tres componentes más simples,
los grupos fosfatos. Los dos últimos grupos fosfatos representan
"enlaces de alta energía". En otras palabras, almacenan un alto nivel
de energía química potencial.
Mecanismo para que el ATP Emite Energía (véase Figura 7):
- Cuando se rompe el
enlace terminal del fosfato, se emite energía (alrededor de 7 a 12 kcal
por cada mol de ATP), lo cual permite que la célula realice trabajo
biológico.
- Subproductos finales:
- Adenosina de difosfato
(ADP).
- Un fosfáto inorgánico
(Pi).
Principio de Reacciones Acopladas (Véase Figura 8 y 9)
La energía
emitida durante la descomposición de los alimentos y la fosfocreatina (PC) se
unen funcionalmente o se acoplan con las necesidades energéticas de la
reacción que resintetiza el ATP de ADP y Pi. Se ha comprobado que ese
acoplamiento es el principio fundamental en la producción metabólica del ATP.
FUENTES DE ATP
Introducción
Definición de Metabolismo:
Conjunto de
reacciones químicas que se realizan en las células del cuerpo, con el fin
de proveer energía útil para las diversas funciones orgánicas.
Metabolismo Anaeróbico
El Sistema de ATP-PC (o Fosfágeno) - Véase Figura 11
Utilidad
del sistema. Representa la fuente más rápida de ATP para el uso por los
músculos.
Ventajas.
(1) No depende de una serie de reacciones químicas (rápida disponibilidad de energía).
(2) No depende de energía.
Desventajas.
Produce relativamente pocas moléculas de ATP. Las reservas musculares de los
fosfágenos (ATP y PC) son muy pequeñas (sólo alrededor de 0.3 mol en las
mujeres y 0.6 en los varones). En consecuencia, la cantidad de energía
obtenible a través de este sistema es limitado, lo cual limita también la
producción de ATP (mediante reacciones acopladas).
Combustible
químico del sistema. Fosfocreatina (PC)
¿Que
es la fosfocreatina? Es otro de los compuestos fosfatados
"ricos en energía" que se almacena en las células musculares.
Estructura
de la fosfocreatina (véase Figura 10). Creatina y un fosfato.
Utilidad de la fosfocreatina (véase
Figura 8). La energía liberada al descomponerse el PC (es decir, cuando se
elimitla su grupo fosfato) se libera gran cantidad de energía, la cual se
acopla al requerimiento energético necesario para la resíntesis del ATP.
Productos
finales. (1) Creatina (C). (2) Fosfato inorgánico (Pi)
Importancia
del sistema para la educación física y deportes. El sistema
ATP-PC es útil para las salidas explosivas y rápidas de los velocistas,
jugadores de fútbol, saltadores, los lanzadores de pesa y otras actividades
similares que requieren sólo pocos segundos para completarse.
El Sistema de Ácido Láctico (Glucólisis Anaeróbica) -
véase Figura 9 -:
Concepto.
Vía química o metabólica que envuelve la degradación incompleta (por ausencia
de oxígeno) de la glucosa (la forma más simple de los carbohidrátos, los cuales
son parte de las sustancias alimenticias), resultando en la acumulación de
ácido láctico en los músculos y sangre.
Combustible
químico o sustancia alimenticia utilizada. Carbohidrátos (glucógeno y
glucosa).
Ventajas del
sistema. (1) Provee un suministro rápido de ATP. (2) No requiere oxígeno
(anaeróbico)
Desventajas.
(1) Solo puede resintetizar algunos moles de ATP a partir de la
descomposición de la glucosa (o azúcar): El sistema del ácido láctico sólo
puede producir 3 moles de ATP mediante la descomposición anaeróbica (proceso de
glucólisis anaeróbica) de 1 mol o 180 gramos (alrededor de 6 onzas) de
glucógeno (éste último representa la forma de almacenamiento de la glucosa o
del azúcar en los músculos). (2) Elabora ácido láctico como uno de los
productos finales, el cual origina una fatiga muscular transitoria cuando se
acumula en los músculos y en la sangre a niveles muy elevados.
Productos
finales. (1) Formación limitada de ATP. (2) Acido láctico.
Importancia
del sistema para la educación física y deportes. Este sistema es de
suma importancia para aquellas actividades físicas (o pruebas deportivas)
que se realizan a una intensidad máxima durante periodos de 1 a 3 minutos, como
las carreras de velocidad (400 y 800 metros) y la natación por debajo del agua
(sostener la respiración). Además, en algunas pruebas, como la carrera
de 1,500 metros o de la milla, el sistema del ácido láctico se utiliza en forma
predominante para la "levantada" al final de la carrera.
Metabolismo Aeróbico (El Sistema de Oxígeno) -
Véase Figura 10 y Figura 11 -
Concepto:
Vía química o
metabólica que envuelve la descomposición completa (por estar presente
oxígeno) de las sustancias alimenticias (carbohidrátos, grasas y proteínas) en
bióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
Combustible Químico o Sustancias Nutricias/Alimento
Utilizado:
- Carbohidrátos (glucógeno
y glucosa).
- Grasas.
- Proteínas.
Ventajas del Sistema de Oxígeno:
- Produce una cantidad de
energía suficiente para elaborar 39 moles de ATP a partir de cada
mol (180 gramos) de glucógeno descompuesto completamente en
bióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) a través de este sistema (incluyendo
el proceso de glucólisis - aeróbica -).
- Produce 130 moles
de ATP a partir de la descomposición de 256 gramos de grasa.
- No produce ácido láctico, ya que el oxígeno
inhibe la acumulación de éste.
Desventajas del Sistema de Oxígeno:
- Requiere la presencia de
oxígeno.
- La formación de ATP es
lenta, ya que requiere el proceso de tres tipos de reacciones químicas, a
saber: glucólisis aeróbica, el ciclo de Krebs y el sistema de transporte
electrónico (cadena respiratoria).
¿Dónde se lleva a cabo? (véase Figura 12):
- La glucólisis aeróbica
se procesa en el citoplasma de la célula.
- El ciclo de Krebs y el
sistema de transporte electrónico se realiza en las mitocondrias
(compartimientos subcelulares especializados que constituyen el asiento de
la elaboración aeróbica del ATP - la "planta motriz").
¿Cómo el Oxígeno inhibe la Formación del Ácido Láctico?
Al desviar la
mayoria del precursor de el ácido láctico (el ácido pirúvico) en el ciclo de
Krebs, luego de haberse formado 3 moles de ATP mediante la glucólisis aeróbica.
Productos Finales:
- Acido pirúvico (producto
final de la glucólisis aeróbica).
- CO2 y H2O.
- Formación ilimitada de
ATP.
Reacciones Químicas/Metabólicas Involucradas en el
Sistema de Oxígeno:
Glucólisis
aeróbica. Es un proceso en el cual 1 mol de glucógeno (180 gramos) es
descompuesto completamente (en CO2 y H2O) con el fin
de emitir suficiente energía para elaborar 3 moles de ATP (mediante reacciones
acopladas), durante el cual el ácido pirúvico se desvía hacia el ciclo de Krebs
ya que el oxígeno inhibe la formación del ácido láctico a partir del ácido
pirúvico.
El
ciclo de Krebs (o ciclo del ácido cítrico). Es un proceso metabólico en
el cual (luego que el ácido pirúvico haya entrado en el ciclo) ocurren dos
principales cambios químicos, a saber:
- La producción de CO2 (el
cual es eliminado eventualmente del cuerpo mediante los pulmones).
- El traslado (oxidación)
de iones de hidrógeno (H+) y electrones (e-).
El
sistema de transporte electrónico (o cadena respiratoria). Es un
proceso metabólico en el cual (luego de recibir los electrones del ciclo de
Krebs) ocurren dos principales eventos químicos, los cuales son:
- Los iones de hidrógeno
(H+) y electrones (e-) son "transportados" mediante portadores
electrónicos hacia el oxígeno (O2) que respiramos para así
formar agua (H2O) a través de una serie de reacciones
enzimáticas.
- Simultáneamente, el ATP
es resintetizado a través de reacciones acopladas a partir de la energía
emitida al transportarse los electrones.
El Metabolismo de las Grasas:
Las grasas son
inicialmente degradadas mediante una serie de reacciones químicas (conocido
como oxidación beta), con el fin de preparar las grasas (designadas como ácidos
grásos) para su entrada al ciclo de Krebs y al sistema de transporte
electrónico.
Importancia del Sistema para la Educación Física y
Deportes:
Este sistema se
utiliza predominantemente durante ejercicios de larga duración, los cuales son
efectuados a una intensidad submáxima, tales como las carreras de largas
distancias.
LOS SISTEMAS ENERGETICOS AEROBICOS Y ANAEROBICOS
DURANTE EL REPOSO Y EL EJERCICIO
DURANTE EL REPOSO Y EL EJERCICIO
Reposo
Combustible Quimico/Alimenticio Metabolizado:
- Dos tercios provienen de
las grasas (ácidos grasos y glicerol).
- Un tercio lo suministran
los carbohidratos (glucosa).
- No existe valor alguno
en la contribución de las proteínas (aminoácidos).
Sistema Metabólico Utilizado:
Metabolismo
aeróbico (sistema de oxígeno). El consumo de oxígeno (0.3 litros/min.)
se mantiene constante y es suficiente para suplir el ATP requerido (i.e., el
consumo de oxígeno es lo suficiente para satisfacer las necesidades de oxígeno
durante el reposo).
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Tabla 1: Características Geenrales de los
Sistemas Energéticos
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Nivel del Ácido láctico:
Su presencia en
la sangre se mantiene constante y no se acumula (10 mg%, considerado dentro de
los valores normales).
Ejercicios de Corta Duración y de Alta Intensidad
Concepto:
Son ejercicios
efectuados a cargas máximas durante 1 a 3 minutos.
Ejemplos:
- Eventos de velocidad
(las carreras de 100, 200 y 400 metros llanos).
- La carrera de 800 metros
y otros eventos.
Combustible Químico/Alimenticio Metabolizado:
- Mayormente
carbohidrátos.
- Las grasas como un
combustible de menos utilidad.
- La proteína es un
combustible sin valor.
Sistema Metabólico Utilizado:
Principal.
Predomina el metabolismo anaeróbico (el sistema de ATP-PC y el sistema del
ácido láctico).
Déficit
de oxígeno. Representa un estado en el cual la cantidad de energía
emitida cuando se consume una cantidad dada de oxígeno para descomponer cierta
cantidad de glucógeno o de grasas no es suficiente para resintetizar todo el
ATP (mediante reacciones acopladas) que demanda un ejercicio dado (durante los
ejercicios de corta duración y durante los inicios de los ejercicios
prolongados). Debido a que el consumo de oxígeno es mucho menor al oxígeno que
requiere el ejercicio para la producción suficiente de ATP, se activan el
sistema fosfágeno (ATP-PC) y la glucólisis anaeróbica (sistema del ácido
láctico), con el fin de suplir la mayoría del ATP que requiere el ejercicio.
Nivel del Ácido Láctico:
- El ácido láctico se
acumula en altos niveles en los músculos y en la sangre.
- Cuando la acumulación de
ácido láctico alcanza sus niveles máximos, se inhibe la contracción
muscular, lo cual causa fatiga. La fatiga se acentúa cuando las reservas
de glucógeno se agotan, ya que esto significa que se les terminó al
músculo su combustible utilizable.
Ejercicios Prolongados
Concepto:
Son ejercicios
que se pueden mantener por períodos de tiempo relativamente largos (de 5
minutos o más).
Combustible Químico/Alimenticio Utilizado:
- Los carbohidrátos (el
glucógeno) es el combustible principal durante el comienzo o la etapa
inicial del ejercicio (durante la primera o segunda hora de una carrera de
42.2 km). Es importante saber que durante intensidades de trabajo entre el
60% y 90% del VO2máx (consumo máximo de oxígeno) la
contribución del glucógeno como combustible para energía aumenta.
Ejercicios que excedan el 90% del VO2máx utilizan
predominantemente el glucógeno como combustible. Los maratonistas de alto
rendimiento compiten a intensidades mayores del 80% del VO2máx.
- Las grasas gradualmente
asumen el papel principal durante un maratón debido al agotamiento de las
reservas musculares y hepáticas de glucógeno durante la etapa final de la
carrera. Durante ejercicios livianos y moderados (50% del VO2máx),
la fuente predominante de energía proviene de las grasas.
Sistema Metabólico Utilizado:
- Predomina el metabolismo
aeróbico, específicamente luego de los primeros 2 ó 3 minutos, en donde el
consumo de oxígeno alcanza un estado estable.
- Estado estable (véase Figura 13):
Período del ejercicio aeróbico (regularmente alcanzado luego de 2 ó 3
minutos de haber comenzado el ejercicio) durante el cual la cantidad de
energía emitida, cuando se consume una cantidad de oxígeno para
descomponer (oxidar) cierta cantidad de glucógeno o de grasa, es la
suficiente para resintetizar el ATP requerido por el ejercicio. Por lo
tanto, el consumo de oxígeno se mantiene constante, ya que satisface las
demandas del oxígeno requerido por un ejercicio prolongado y de baja
intensidad.
- El metabolismo
anaeróbico se activa solamente durante los inicios del ejercicio, es decir,
durante el déficit de oxígeno.
Nivel del Ácido Láctico:
La pequeña
cantidad de ácido láctico acumulada durante los primeros 2 ó 3 minutos de
ejercicio (déficit de oxígeno) se mantiene relativamente constante hasta el
final del ejercicio (durante el estado estable).
Aspectos Importantes que Ocurren Durante una Carrera
Pedestre de Larga Distancia (e.g., Maratón):
- Los carbohidratos son la
fuente de energía durante el comienzo o la etapa inicial de la prueba.
- Las grasas se convierten
en la fuente principal de combustible a medida que la prueba continúa.
- La llegada de la prueba
requiere una "levantada" ("kick") o "sprint"
final. Durante esta "levantada" los hidrátos de carbono
constituyen un combustible importante, porque participa el sistema del
ácido láctico.
Puntos Importantes:
El
ácido láctico no es la causa directa de la fatiga muscular durante un ejercicio
anaeróbico. Durante un ejercicio de alta intensidad, se produce ácido
láctico como subproducto de la glucólisis anaeróbica y debido a la falta de
oxígeno. La acumulación del ácido láctico causa una rápida reducción en el pH
muscular y sérico. Una reducción en el pH significa un aumento en la
concentración de iones de hidrógeno (H+), lo cual ocasiona una acidosis a nivel
intracelular. Esto puede reducir los efectos que tienen los iones de calcio
(Ca++) sobre troponina, es decir, la contracción de las miofibrillas musculares
disminuye, reduciendo así la generación de tensión por el músculo (el ejercicio
no se puede ejecutar efectivamente). Además, un bajo pH puede reducir la
producción anaeróbica de ATP, provocando en esta forma la fatiga muscular. Aún
más, la enzima fosfofructoquinasa (PFK), que es importante para un efectivo
funcionamiento de la glucólisis, es inhibida por un bajo pH; esto reduce la
rápida producción anaeróbica del ATP.
La
proteína puede contribuir hasta un 10% a las necesidades energéticas del
ejercicio. La proteína puede ser utilizada como combustible metabólico
durante el ejercicio mediante gluconeogénesis (degradación de los aminoácidos
en glucosa o glucógeno por el hígado) o por la conversión de los aminoácidos en
acetil-CoA, la cual puede ser convertida en ácidos grasos o puede entrar en el
ciclo de Krebs para la producción de energía por el hígado.
Existen
fuentes adicionales de combustibles metabólicos para la producción de energía
durante el ejercicio. Estos combustiles son, a saber, el propio ácido
láctico y el aminiácido alanina. A continuacón describiremos su funcíón
energética durante el ejercicio prologado.
El ácido láctico: Los maratonistas, quienes producen ácido láctico durante las etapas iniciales de una carrera competitiva, pueden utilizar el ácido láctico como combustible metabólico más tarde en la carrera; esto es posible mediante la conversión del ácido láctico en glucógeno hepático, el cual puede ser convertido en glucosa sérica para su uso como combustible químico por las células musculares activas.
Alanina: La alanina, un aminoácido subproducto de la glucólisis anaeróbica, se almacena en los músculos esqueléticos y es liberada durante ejercicios prolongados, durante el cual es transportada mediante la sangre hasta el hígado, donde será convertida a glucosa mediante gluconeogénesis y devuelta a las células musculares para su uso como combustible metabólico en los sistémas energéticos.
El ácido láctico: Los maratonistas, quienes producen ácido láctico durante las etapas iniciales de una carrera competitiva, pueden utilizar el ácido láctico como combustible metabólico más tarde en la carrera; esto es posible mediante la conversión del ácido láctico en glucógeno hepático, el cual puede ser convertido en glucosa sérica para su uso como combustible químico por las células musculares activas.
Alanina: La alanina, un aminoácido subproducto de la glucólisis anaeróbica, se almacena en los músculos esqueléticos y es liberada durante ejercicios prolongados, durante el cual es transportada mediante la sangre hasta el hígado, donde será convertida a glucosa mediante gluconeogénesis y devuelta a las células musculares para su uso como combustible metabólico en los sistémas energéticos.
INTERACCIÓN DE LOS SISTEMAS ENERGÉTICOS
AERÓBICOS Y ANAERÓBICOS DURANTE EL EJERCICIO
AERÓBICOS Y ANAERÓBICOS DURANTE EL EJERCICIO
El Continuum Energético (Véase Figura 14)
Concepto
Representa la
ubicación de los diferentes deportes según su sistema energético predominante
(sistema de ATP-PC, sistema del ácido láctico y sistema de oxígeno o aeróbico),
el cual le provee la energía (ATP) que requiere dicha actividad física. La idea
del continuum energético se basa en el hecho de que la capacidad de cualquier
sistema energético para suministrar ATP se vincula con el tipo específico de
actividad realizada.
Actividades Físicas que Representa:
En el
extremo superior. Actividades deportivas breves y de alta intensidad,
como la carrera de 100 m llanos, en la cual el sistema de fosfágeno (ATP-PC)
suministra la mayor parte del ATP.
En el
extremo inferior. Actividades deportivas prolongadas y de menor
intensidad (como la carrera del maratón) que son sustentadas casi enteramente
por el sistema aeróbico.
En el
medio. (1) Actividades deportivas que dependen en gran medida del
sistema del ácido láctico para la obtención de energía en ATP. Las carreras de
400 y 800 m llanos son ejemplos de tales actividades. (2) Actividades que
requieren una combinación del metabolismo aeróbico y el anaeróbico, por el
ejemplo, las carreras de 1,500 m llanos y la milla.
REFERENCIAS
Bowers, Richard
W. y Edward L. Fox. (1992). Sports Physiology (3ra.
ed., pp. 13-73). Wisconsin: WCB Brown & Benchmark Publishers .
Fox, Edward L.,
Richard W. Bowers y Merle L. Foss (1993). The Physiological Basis
for Exercise and Sport (5ta. ed., p. 12-40). Wisconsin: WCB Brown
& Benchmark Publishers.
McArdle, William
D., Frank I. Katch y Victor L. Katch. (1996). Exercise Physiology:
Energy, Nutrition, and Human Performance (4ta. ed., pp.89-137).
Baltimore: Williams &Wilkins.
Noble, Bruce J.
(1986). Physiology of Exercise and Sport. St Louis: Mosby,
1986. 570 págs.
Que disfrutéis cada hora del fin de semana
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros
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